Условие
5.8.5. Траектория атома, упруго отражающегося от стенок куба размерами
[a.] С какой средней скоростью будет перемещаться место удара по каждой стенке, если угол падения в плоскости квадрата изменить на
[б.] Почему можно считать, что траектория атома обычно не является замкнутой? Какова вероятность обнаружить атом в квадрате площади
[в.] Как будет двигаться атом, если изменить угол его падения перпендикулярно плоскости квадрата на
Решение
{а.} Заметим, что при отражении просто меняет знак компонента скорости. Можно развернуть скорость, но это рассматривать тяжело. Проще рассмотреть движение в отражённом квадрате!!! Можно отражать квадраты не только горизонтально, но и вертикально, как движение в сетке. Но горизонтально это делать проще всего.
На рисунке движение по траектории развёрнуто с помощью зеркальных отражений в движение между двумя параллельными прямыми. Соответствующие точки траекторий отмечены одинаковыми буквами.
Нам просто надо, что бы при новом угле за целое количество вертикальных циклов стена-потолок-стена, точка удара прошла целое количество длин стороны горизонтальных.
Из этого рисунка следует:
где
{б.} Маловероятно, что
{в.}
Альтернативное решение подзадачи а
Ответ
[а.] См. выше;
[б.] См. выше;
[в.]