31
ФИЗИЧЕСКИЙ
геометрическое. Посмотрите на треугольник – в нем заданы длины всех трех сторон. Треугольник – фигура жесткая. Следовательно, никакое движение точки В, а потому и движение обоих рычагов, невозможно. Можно ли спасти эту конструкцию и привести ее в движение? Можно. Например, так. Обычно точка опоры рычага – фиксированная точка. Сделаем теперь точку второго рычага переменной. Для этого поместим ее в прорезь на рычаге (она изображена пунктиром на рисунке 4). Тогда
Рис. 5. «Неизвестная» конструкция
ФАКУЛЬТАТИВ
длина отрезка сможет меняться, треугольник по двум фиксированным сторонам и будет определяться неоднозначно, что и обеспечит возможность движения рычагов. Применяется ли где-нибудь такая кон- Рис. 6. Схема «неизвестной» конструкции струкция? Да. Посмотрите на фотографию, приведенную на рисунке 5. На ней видны неподвижная горизонтальная опора, два подвижных рычага, на один из которых сверху давит кнопка. Соответствующая схема конструкции показана на рисунке 6. Здесь верхний рычаг – это рычаг первого рода, а нижний рычаг – второго рода (в отличие от обоих рычагов на рисунке 4). Со стороны кнопки действует направленная вниз сила F. В итоге точка А движется вверх. Тем самым, эта система рычагов служит для изменения направления действия силы. К точке А можно прикрепить некоторый груз, который под действием силы F, приложенной к кнопке и направленной вниз, будет подниматься. Толик Втулкин знает, что такое устройство имеется в очень многих квартирах. Что же это за устройство?
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТАТИВ
Столкновения нейтронов с атомами
С.ВАРЛАМОВ
«В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАЧАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ НЕЙТРО- нов их разделяют на 5 групп: сверхбыстрые, с начальной энергией 10–50 МэВ; быстрые, с энергией 100 кэВ – 10 МэВ; промежуточные, с энергией 1–100 кэВ; медленные, с энергией меньше 1 кэВ; тепловые, обладающие энергией теплового движения порядка 0,025 эВ. Основной вклад в ионизацию вещества вносят сверхбыстрые, быстрые и промежуточные нейтроны. В большинстве веществ нейтроны обладают высокой проникающей способностью и, соответственно, низким ионизирующим эффектом. Однако в биологических тканях, где велико содержание атомов водорода, проникающая способность нейтронов невысока вследствие их взаимодействия с протонами. Поэтому в биологических структурах быстрые нейтроны характеризуются высокой плотностью ионизации, что определяет исключительно высокую поражаемость живых объектов нейтронным облучением.» Этот текст, взятый из интернета и слегка исправленный, несет информацию об ионизирующей способности нейтрон- ного излучения. В нем указывается переходный диапазон энергий нейтронов (промежуточных) – от эффективных в смысле ионизации вещества этими нейтронами (быстрых и сверхбыстрых) к не эффективным в смысле ионизации (медленным). Известно, в частности, что существует особый тип ядерного оружия – «нейтронная бомба», предназначенная для поражения живой силы противника. При этом «неживая» материя под воздействием нейтронного излучения такой бомбы не теряет своих свойств. А почему именно диапазон 1–100 кэВ является переходным (промежуточным)? Чтобы ответить на этот вопрос, решим школьными методами такую задачу: К неподвижному атому водорода приближается нейтрон. После лобового столкновения нейтрона с протоном атом водорода оказывается ионизованным. Какой была кинетическая энергия нейтрона до столкновения? Ядерная реакция при таком ударе не состоялась. В этой проблеме-задаче есть две раздельные части: а) удар нуклонов; б) разлет протона и электрона. С ударом нуклонов (нейтрона и протона) при несостоявшейся ядерной реакции все достаточно просто: это абсолютно упругий удар двух тел практически одинаковой массы. В этом случае после взаимодействия протон может приобрести энергию отдачи в диапазоне от нуля (скользящий удар) до энергии, которую до удара имел нейтрон (лобовой удар). Теперь рассмотрим взаимодействие протона и электрона. Известно, что для фотоионизации неподвижный атом водорода должен поглотить квант света с минимальной энергией 13,6 эВ. При этом в результате ионизации потенциальная энергия электростатического взаимодействия электрона и
(Продолжение см. на с. 34)