Решение на момент правки #15983 от , автор Shrodinger_cat. Это не текущая версия.

Условие

2.5.34∗. Частица массы с импульсом распадается на две одинаковые частицы. Каков максимальный угол разлета вторичных частиц, если при распаде выделяется энергия ?

Решение

В системе центра масс этот распад выглядит так: начальное тело массой неподвижно, частица 1 и частица 2 разлетаются в противоположные стороны, так как векторная сумма импульсов должна дать 0: (импульсы в центре масс обозначаю индексом с)

А теперь нужно использовать условие максимальности угла. Сначала учтем, что скорость тела 1 в изначальной системе отсчета: (можно рассматривать и вектор скорости первого тела - разницы нет)

Построим треугольник векторов: (угол как известно - угол между вектором скорости начального тела и второго тела в изначальной системе)

Вектор должен являться касательной к окружности (условие максимальности угла), по радиусу которого направлен вектор :

Отсюда ясно, что

Разность энергий:

Так как в системе центра начальное тело массой неподвижно, то

можно выразить и через : (надо повторить то, что было сделано выше, только со вторым телом)

Отсюда приравняв эти два выражения для конечной энергии в системе центра можно получить связь между углами и массами тел:

Дальше воспользоваться тем, что начальная энергия в изначальной системе задана и прийти к конечному ответу:

Альтернативное решение

В СО центра масс суммарный импульс системы что до распада, что после него, из ЗСИ, равен 0.

Т.е. векторы скоростей частиц после распада лежат на диаметре окружности. Расспишем ЗСЭ, используя теорему Кёнига, и найдём скорости и :

Рассмотрим случай :

К задаче $2.5.34$
К задаче
В таком случае наибольший угол разлёта будет в том случае, если вектор перпендикулярен . Тогда:

Используя формулу для тангенса половинного угла, то получим:

Теперь рассмотрим случай .

К задаче $2.5.34$
К задаче

Как мы видим, что максимальный угол разлёта равен .

Ответ

, если

если