Cum se joacă Tunul de particule
- Alege un test și citește pe card particula și tensiunea.
- Folosește q·ΔV = ½·m·v², cu q în C și m în kg, sau numără energia în eV: 1 eV pentru fiecare e prin fiecare volt.
- Scrie predicția ta și apasă Start. Particula este trasă cu încetinitorul; fantoma portocalie se mișcă cu viteza ta.
- Compară particula cu fantoma, iar barele de energie cu linia ta portocalie.
O tensiune devine energie cinetică
O sarcină q care străbate o tensiune ΔV își schimbă energia potențială electrică cu q·ΔV. Dacă nimic altceva nu acționează asupra ei, această energie devine energie cinetică: q·ΔV = ½·m·v². Energia depinde doar de sarcină și de tensiune, nu de masă sau de distanța dintre grile, așa că e comod s-o numărăm în electronvolți: un electron care străbate un volt câștigă 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J. Viteza însă depinde de masă: prin aceeași tensiune, un proton, de 1836 de ori mai greu decât un electron, ajunge de √1836 ≈ 43 de ori mai lent. Folosită invers, aceeași regulă spune ce tensiune trebuie ca să oprești o sarcină în mișcare. Tunurile de electroni din televizoarele vechi, tuburile de raze X și acceleratoarele de particule funcționează astfel.
Un model de învățare țintit
Grilele sunt la 4,0 cm una de alta, cu un câmp uniform între ele și niciunul în afară; particula trece prin ele fără să le atingă. Pornește din repaus la prima grilă, accelerează uniform între grile și merge mai departe până la un detector aflat la 10 cm; în testul de oprire sosește cu 4,0 × 10⁶ m/s și încetinește între grile, iar un răspuns în limita a 2 % din tensiunea de oprire o oprește exact la a doua grilă. Gravitația este neglijată, iar toate vitezele rămân sub 7 % din viteza luminii, deci modelul nu este relativist. Fiecare încercare durează de la nanosecunde la sute de nanosecunde și este încetinită ca să dureze aproximativ 4 s. Răspunsurile în limita a 2 % sunt corecte.