12 12. Fejezzük ki a T = 2π √ hg −1 képletből g − t, majd számítsuk ki a g értékét, ha T = 2, h = 0, 994. megoldás: Az egyenletet négyzetre emelve, osztva 4π 2 h-val, majd véve mindkét oldal reciprokát T 2 = 4π 2 h 1 g T 2 4π 2 h = 1 g 4π 2 h T 2 = g. Behelyettesítve a megadott adatokat g = 9, 81. 13. ⋆ A relativisztikus mechanika szerint, ha az m 0 nyugalmi tömegű részecske v sebességgel mozog, akkor tömege megváltozik az c m = m 0 · √ c2 − v 2 összefüggésnek megfelelően, ahol c = 3 · 10 8 m s a fény sebessége. a) A megadott képlet elemzésével döntsük el, hogy a részecske tömege nő, csökken, vagy változatlan marad, ha a sebessége növekszik? b) Egy elektron, melynek nyugalmi tömege 9, 1 · 10 −31 kg, 1, 2 · 10 8 m s gyorsító berendezésből. Mekkora a tömege? sebességgel lép ki egy c) Mekkora sebességgel mozog az a részecske, melynek a tömege a nyugalmi tömegének a 110%-a? megoldás: a) A jobboldali kifejezésben c és m 0 adott pozitív számok, csak a nevezőben előforduló v változhat. Ha v nő, akkor a tört nevezője csökken, így a kifejezés értéke nő. A részecske sebességének növekedésekor tehát a tömege is nő. b) Behelyettesítés után adódik. m = 9, 93 · 10 −31 c) A feltétel szerint m = 1, 1 · m 0 . Ezt behelyettesítve a megadott összefüggésbe c 1, 1 · m 0 = m 0 · √ c2 − v , 2 amiből m 0 -al való egyszerűsítés után 1, 1 = c √ c2 − v 2
13 adódik. Behelyettesítve a c értékét 1, 1 = 3 · 10 8 √ 9 · 10 16 − v 2 . Beszorozva a nevezővel, majd négyzetre emelve 1, 219 · (10 16 − v 2 ) = 3 · 10 8 . Ebből kifejezve az ismeretlent, v = 1, 25 · 10 8 m s .