Вопрос о столкновениях нейтронов

Я наткнулся на этот вопрос из AP Classroom, в котором задавали что-то вроде:

Нейтрон А двигался со скоростью: в и имеет длину волны λ . Затем он столкнулся с нейтроном B, и после столкновения оба протона двигались со скоростью: в каждый. Какова новая длина волны нейтрона А?

Поэтому я изначально решил использовать закон сохранения импульса.

м в "=" м в + м в в "=" 2 в 1 2 в "=" в

Уравнение λ "=" час п утверждает, что уменьшение импульса вдвое удвоит длину волны, поэтому новая длина волны должна быть 2 λ .

Оказывается, ответ был на самом деле 2 λ . Объяснение гласило, что, поскольку это столкновение между нейтронами, кинетическая энергия сохраняется, поэтому

в 2 "=" 2 в 2 1 2 в "=" в

И из-за уменьшения импульса предыдущего уравнения на 2 увеличит длину волны на эту величину, давая вам ответ 2 λ .

Что пошло не так, когда я использовал закон сохранения импульса? Насколько я понимаю, все столкновения должны подчиняться этому закону.

Я добавил тег «домашняя работа и упражнения». В будущем, пожалуйста, добавьте этот тег к этому типу проблемы. Это одна из вещей, которые мы просим вас сделать в нашей политике домашних заданий: physics.meta.stackexchange.com/questions/714/…
Пожалуйста, укажите источник этого домашнего задания. Это одна из вещей, которые мы просим вас сделать в нашей политике домашних заданий: physics.meta.stackexchange.com/questions/714/…

Ответы (1)

Вам не говорят, что столкновение происходит в 1D, а импульс является векторной величиной. Так что это правда, что

м в 0 "=" м в А + м в Б
где | в А | "=" | в Б | "=" в . Но в целом неверно, что м в "=" 2 м в . Фактически, вы показали, что для конкретного упругого столкновения здесь столкновение не может быть в 1D, поскольку мы не сможем таким образом сохранить и импульс, и энергию (хотя на самом деле столкновение может произойти в 2D).

Однако кинетическая энергия является скалярной величиной. Итак, если вы знаете свою начальную кинетическую энергию и конечную кинетическую энергию, и вы знаете, что столкновение упруго, то вы можете использовать К в этом "=" К окончательный не заботясь о направлении скоростей.