DINAMICA RELATIVISTICA



  1. Una particella di massa a riposo m0 che si muove con una velocità di 0.8c subisce un urto completamente anelastico con una particella di massa a riposo 3m0 inizialmente ferma. Qual è la massa a riposo dell'unico corpo risultante ?

  1. Qual è la massa di un elettrone che si muove sotto una differenza di potenziale che, secondo la fisica classica, lo accelererebbe fino a fargli raggiungere la velocità della luce ?
  1. Un elettrone con energia cinetica 0.8 MeV si muove in un campo magnetico secondo un cammino circolare di 5 cm di raggio. Quanto è intenso il campo magnetico ?
  1. A quale velocità deve muoversi una particella perché la sua energia cinetica eguagli la sua energia a riposo ?
  1. Supponiamo che degli elettroni sottoposti ad un campo magnetico uniforme di 0.03 T si muovano in un cerchio di raggio 20 cm. Quali sono la velocità e l'energia cinetica degli elettroni ?
  1. Un elettrone viene accelerato fino a raggiungere un'energia di 2 GeV mediante un elettrosincrotrone. Qual è il rapporto fra la massa dell'elettrone accelerato e la sua massa a riposo ?
  1. Un fotone con energia cinetica 1 MeV urta contro un elettrone stazionario in prossimità di un nucleo pesante e viene assorbito (un elettrone libero non può catturare un fotone). Qual è la velocità dell'elettrone dopo l'urto ?
  1. Qual è la minima energia richiesta per accelerare una nave spaziale fino ad una velocità di 0.8c se la sua massa a pieno carico è di 5000 kg ?
  1. Qual è la quantità di moto di un elettrone con energia cinetica di 1 MeV ?
  1. Una particella di massa a riposo 2m0 che si muove con una velocità di 0.8c subisce un urto completamente anelastico con una particella di massa a riposo 3m0 inizialmente ferma. Qual è la massa a riposo dell'unico corpo risultante ?
  1. Nell’urto ad alta energia di una particella di radiazione cosmica con un’altra particella nella parte più alta dell’atmosfera terrestre, 120 km sopra il livello del mare, si genera un pione di energia totale E pari a 1,35·105 MeV, che si muove verticalmente verso il basso. Nel sistema di riferimento ad esso solidale, il pione decade dopo 35,0 ns dalla sua creazione. A che altitudine sopra il livello del mare, nel sistema di riferimento terrestre, avviene il decadimento? L’energia a riposo di un pione è 139,6 MeV.
  1. Un elettrone con energia cinetica pari a 2,50 MeV si muove perpendicolarmente a un campo magnetico in un percorso con raggio di curvatura di 3,0 cm. Qual è il campo magnetico B ?
  1. Calcola la velocità che acquista un elettrone dopo 1 ns se è accelerato da un campo elettrico di 1000 V/m sia in modo relativistico che in modo classico.
  1. Un elettrone entra in un campo magnetico di 10 mT con una velocità di 200000 km/s perpendicolare al campo e si pone in rotazione. Determina la frequenza della radiazione emessa dall'elettrone.
  1. Qual è il rapporto fra la massa relativistica e la massa a riposo per un elettrone e per un protone qualora la particella venga accelerata dalla condizione di quiete (rispetto ad un certo osservatore) da una differenza di potenziale di 15 MV ?
  1. Una particella di massa a riposo m0, che si muove con una velocità 0.6c urta e si salda ad una particella simile inizialmente a riposo. Quali sono la massa a riposo e la velocità della unica particella composita risultante ?
  1. Calcola il raggio dell'orbita circolare di un elettrone con energia cinetica di 20 MeV che si muove perpendicolrmente ad un campo magnetico di 5 T.
  1. Una particella di massa a riposo m0, che si muove con una velocità 0.6c urta e si salda ad una particella simile inizialmente a riposo. Quali sono la massa a riposo e la velocità della unica particella composita risultante ?
  1. Una particella di massa a riposo m0 ed energia cinetica 3m0c2 subisce un urto perfettamente anelastico con una perticella ferma di massa a riposo 2m0. Quali sono la massa a riposo e la velocità della unica particella composita risultante ?
  1. Il mesone K0 si decompone a riposo in due mesoni π0. Se l'energia a riposo del mesone K0 è 498 MeV e quella del mesone π0 è di 135 MeV, qual è l'energia cinetica di ciascun mesone π0 ? Qual è la velocità dei due mesoni π0 ?
  1. Un elettrone e un positrone hanno la stessa massa. Dopo un urto si annichilano, dando luogo soltanto a radiazione elettromagnetica. Se ciascuna particella si muove prima dell’urto a una velocità di 0,20 c rispetto al laboratorio, determina l’energia della radiazione elettromagnetica e la sua frequenza (secondo la teoria quantistica energia e frequenza della radiazione elettromagnetica sono legate dalla relazione E = h·f con h= 6.64·10-34 Js).
  1. Il muone è una copia più massiccia e instabile dell’elettrone. La massa del muone è 207 volte quella dell’elettrone. Qual è il rapporto tra le velocità delle due particelle se entrambe hanno la stessa quantità di moto e l’elettrone si muove a 0.95c ?
  1. Una particella di massa a riposo m0 e velocità 0.8c subisce un urto perfettamente anelastico con una particella di massa a riposo 2m0 che viaggia contro la prima particella a velocità 0.6c. Quali sono la massa a riposo e la velocità della unica particella composita risultante ?
  1. Un sincrotrone accelera protoni a un’energia cinetica di 500 GeV. In corrispondenza di tale energia calcolare il campo magnetico necessario per far orbitare i protoni su una circonferenza di raggio 750 m.