SOLUCIÓN DE EJERCICIOS
FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA – SERWAY
SOLUCIÓN PROBLEMA 48 CAPÍTULO 44 FÍSICA SERWAY
48. Además de descubrir el neutrón en 1932, James Chadwick determinó la masa de la partícula recién descubierta disparando un haz de neutrones rápidos, todos con una misma rapidez, hacia dos objetivos diferentes y midiendo las magnitudes de velocidad de retroceso máximas de los núcleos objetivo. La rapidez máxima se produce cuando se presenta una colisión elástica de frente entre un neutrón y un núcleo inmóvil del objetivo. a) Represente las masas y las magnitudes de velocidad finales de los dos núcleos objetivo como m1, v1, m2 y v2, y suponga que es aplicable la física newtoniana. Demuestre que la masa del neutrón puede calcularse con la ecuación
b) Chadwick dirigió un haz de neutrones (producidos mediante una reacción nuclear) en parafina, la cual contiene hidrógeno. La rapidez máxima de los protones expulsados demostró ser de 3.3 X 107 m/s. Ya que la velocidad de los neutrones no podía determinarse directamente, se llevó a cabo un segundo experimento usando átomos de la misma fuente y núcleos de nitrógeno como objetivo. La rapidez máxima de retroceso de los núcleos de nitrógeno es de 4.7 X 106 m/s. Las masas de un protón y de un núcleo de nitrógeno se consideraron de 1 u y 14 u, respectivamente. ¿Cuál fue el valor que utilizó Chadwick para la masa del neutrón?
Solución:
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