Скорость частиц при наибольшем их сближении можно определить с использованием закона сохранения импульса и закона сохранения энергии. 1. Поскольку атом водорода имеет массу m, а атом гелия, как указано, вчетверо больше (4m), начальный импульс системы равен: p_initial = mv (для атома водорода) + 0 (для атома гелия) = mv. 2. Наибольшее сближение происходит, когда атомы начинают взаимодействовать, но передают друг другу импульс. На этом этапе, согласно закону сохранения импульса, конечный импульс системы будет равен начальному: mv = mv'_H + 4m*v'_He, где v'_H – скорость атома водорода после взаимодействия, а v'_He – скорость атома гелия после взаимодействия. 3. Учитывая закон сохранения энергии, суммарная энергия в системе остается постоянной: (1/2)mv^2 = (1/2)mv'_H^2 + (1/2)(4m)v'_He^2. 4. Подставив значение v'_H из уравнения импульса в уравнение энергии, можно решить систему уравнений. 5. Решив систему уравнений, получим, что наибольшее сближение будет наблюдаться при скорости частиц, у которой скорость гелия составит вдвое меньшую скорость атома водорода. Используя данные уравнения и упрощая, конечная скорость атомов будет зависеть от начальной скорости v. Однако точный ответ можно получить лишь решая уравнения.
