Вариант 2. 2. Протон массой m, летящий со скоростью v₀, столкнулся с неподвижным атомом массой M, после чего стал двигаться в прямо противоположном направлении со скоростью 0,5v₀. Найдите скорость атома после взаимодействия.

Выберем первоначальное направление движения протона за положительное. После столкновения скорость протона равна \(-0{,}5v_0\).

1. По закону сохранения импульса: \(mv_0=m(-0{,}5v_0)+MV\), где \(V\) — скорость атома.

2. Перенесём импульс протона после столкновения: \(MV=1{,}5mv_0\).

3. Следовательно, \(V=\frac{3mv_0}{2M}\). Знак положительный, поэтому атом движется в первоначальном направлении протона.

Ответ: скорость атома равна \(\frac{3mv_0}{2M}\), в первоначальном направлении движения протона.