Физические парадоксы, софизмы и занимательные задачи - Ланге В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
рожденных движением зарядов в облаках. По гипотезе Ферми встреча
космических частиц с блуждающими магнитными полями и приводит к ускорению
частиц.
Однако мы знаем, что сила, действующая со стороны магнитного поля на
движущийся заряд (так называемая сила Лоренца), направлена
перпендикулярно вектору скорости частицы и может изменить, следовательно,
лишь направление вектора скорости, но никак не численное его значение.
Как же в таком случае гипотеза Ферми объясняет процесс ускорения?
118. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ И ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ.
Открытый в 1932 г. нейтрон неустойчив и со временем распадается на протон
и электрон. Уравнение распада можно записать в следующем виде:
оя1 = j/?1 +
где п, р и е - символические обозначения нейтрона, протона и электрона
соответственно. Индексами сверху обозначена масса частиц, а индексами
снизу - их заряд (и то, и другое в атомных единицах).
Обнаружены также процессы, при которых протон превращается в нейтрон и
позитрон. Уравнение соответствующей "ядерной реакции" имеет вид:
i/?1 - 0я' -f- +1е°.
70
Таким образом, в результате этих двух реакций нейтрон "возродился" и,
кроме того, возникли две новые частицы - электрон и позитрон.
Как это можно согласовать с законом сохранения массы?
119. АДДИТИВНА ЛИ МАССА!
Для определения массы некоторой системы тел достаточно сложить массы
компонентов, образующих систему:
Мсисх = М, + Ж2 + М3 +...+Мп.
Величины, значение которых для всей системы равно сумме значений для
отдельных ее элементов, в физике называются аддитивными (от латинского
additio - сложение), и масса - типичный пример аддитивной величины.
Не все величины, с которыми приходится сталкиваться в жизни, аддитивны.
Температуру тела, например,, нельзя получить, измерив и сложив ее
значения у отдельных частей тела. Полученная таким образом величина была
бы лишена какого-либо физического смысла.
Но действительно ли аддитивна масса? Рассмотрим следующий пример.
Массу ядра атома изотопа кислорода О16 можно определить, разделив массу
килограмм-атома на число Аво-гадро (число атомов в килограмм-атоме).
Получим;
^ядра- 4 - бТ023*Го^ = 26,576-10-27 "г.
Попробуем получить то же самое число, исходя из соображений об
аддитивности массы.
Как известно из протонно-нейтронной теории строе-нйя атомного ядра,
высказанной впервые советским ученым Д. Д. Иваненко и немецким физиком
В.. Гейзенбергом, ядро атома изотопа О16 состоит из восьми протонов,
обладающих массой 1,6755* 10-27 кг каждый, и восьми нейтронов массой по
1,6768 • 10-27 кг. Выполнив умножение и сложение, получим:
Мядра = 8-1,6755-10-27 кг + 8* 1,6768 * 10~27 кг=
= 26,8184-10-27 кг.
71
Таким образом, два способа определения массы одного и того же ядра
привели к разным результатам.
Чем же объясняется различие - неаддитивностью массы или иными причинами?
Пр имечание. Вычисления можно было бы проделать не в кг-единицах массы в
системе СИ, а в атомных единицах массы (см. текст предыдущей задачи). В
этих единицах масса ядра изотопа О16 равна 16*, масса протона 1,00813 и
масса нейтрона 1,00893. Получаем:
8-1,00813 + 8-1,00893 = 16,13648 + 16.
120. ЗАГАДКА АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ.
После того как дрова в печи прогорят, остается зола, которую в качестве
источника энергии использовать уже нельзя.
А вот с атомным горючим дело обстоит иначе. В некоторых атомных реакторах
после их работы обнаруживают больше атомного, горючего, чем было заложено
вначале. Именно это обстоятельство является дополнительным доводом в
пользу быстрейшего запрещения атомной энергии в военных целях, который
выдвигают советские представители на переговорах о запрещении ядерного
оружия,-это надо сделать как можно быстрее, пока в мире еще сравнительно
мало делящихся материалов, пригодных для изготовления атомных и
водородных бомб.
Почему возможно размножение атомного горючего?
* По определению.
PE 111 Е НИ Я
Ц МЕХАНИКА
1
Воспользовавшись приведенными в тексте задачи обозначениями, вычислим
время, затрачиваемое теплоходом на путешествие из одного пункта в другой.
При движении вниз по реке скорость теплохода увеличивается на с -
скорость движения' воды в реке, при движении в противоположном
направлении она на столько же уменьшается. Поэтому
^ / , I 2 lv
1' и с ' v - с v2 - с2'
В то же время рейс из одного пункта в другой и обратно в стоячей воде, на
море например, имел бы длительность
Поделив почленно первое выражение на второе, получим:
tx v2
t2 V2-с2'
ПоскоЛьку знаменатель полученной дроби меньше числителя, путешествие в
стоячей воде при прочих равных условиях всегда короче. Разница тем
больше, чем выше скорость течения реки.
Если скорость течения реки равна собственной скорости теплохода, то
отношение времен, как это видно из последнего равенства, равно
бесконечности. Физически это означает, что, спустившись вниз по течению,
корабль никак не сможет подняться вверх по реке. Когда скот рость течения
еще больЪе, корабль и при движении вверх будет снесен водой в обратном
