сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

Пе­ри­од по­лу­рас­па­да (время, за ко­то­рое раз­ру­ша­ет­ся по­ло­ви­на изо­то­пов) изо­то­па ит­трия–90 со­став­ля­ет 64 часа.

1)  За какое время рас­падётся  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби всех изо­то­пов?

2)  Взяли 4 изо­то­па. С какой ве­ро­ят­но­стью через 128 часов не рас­падётся ни од­но­го изо­то­па? А ровно 2 изо­то­па?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Из опре­де­ле­ния пе­ри­о­да по­лу­рас­па­да \tau_1/2 ко­ли­че­ство не­рас­пав­ших­ся изо­то­пов через время t будет опре­де­лять­ся по фор­му­ле

 дробь: чис­ли­тель: N_ост, зна­ме­на­тель: N_исх конец дроби = левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни д робь: чис­ли­тель: t, зна­ме­на­тель: \tau_1/2 конец дроби

Видно, что за 32 часа оста­нет­ся всего лишь

 дробь: чис­ли­тель: N_ост, зна­ме­на­тель: N_исх конец дроби = левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни д робь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \approx 0,71

от ис­ход­но­го ко­ли­че­ства изо­то­пов, что уже мень­ше, чем тре­бу­ет­ся по усло­вию. Чтобы рас­счи­тать время, за ко­то­рое рас­падётся  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби  дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби оста­нет­ся ) изо­то­пов, придётся про­ве­сти до­пол­ни­тель­ные пре­об­ра­зо­ва­ния:

\tau=\tau_1/2 умно­жить на дробь: чис­ли­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм дробь: чис­ли­тель: N_исх, зна­ме­на­тель: N_ост конец дроби , зна­ме­на­тель: \ln2 конец дроби =64 ч умно­жить на дробь: чис­ли­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм дробь: чис­ли­тель: 4, зна­ме­на­тель: 3 конец дроби , зна­ме­на­тель: \ln2 конец дроби =26,6 ч.

Для от­ве­та на вто­рую часть за­да­чи по­тре­бу­ет­ся пе­ре­фор­му­ли­ро­вать по­ня­тие пе­ри­о­да по­лу­рас­па­да. Для от­дель­ных ча­стиц его можно рас­смат­ри­вать как время, за ко­то­рое каж­дый от­дель­ный изо­топ рас­па­да­ет­ся с ве­ро­ят­но­стью  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби . Т. е. ве­ро­ят­ность вы­жить через 2 пе­ри­о­да по­лу­рас­па­да (128 часов) для каж­до­го от­дель­но­го изо­то­па со­став­ля­ет  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби . Чтобы опре­де­лить ве­ро­ят­ность со­хра­не­ния всех 4 изо­то­пов, нужно пе­ре­мно­жить ве­ро­ят­но­сти не рас­пасть­ся для каж­до­го из них, т. е. сум­мар­ная ве­ро­ят­ность со­ста­вит  левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в сте­пе­ни 4 =0,39  %. В слу­чае рас­па­да ровно двух изо­то­пов по­тре­бу­ет­ся рас­смот­реть все ва­ри­ан­ты. Про­ну­ме­ру­ем ча­сти­цы циф­ра­ми от 1 до 4. Усло­вию со­от­вет­ству­ют сле­ду­ю­щие ва­ри­ан­ты:

рас­па­лись 1 и 2, оста­лись 3 и 4;

рас­па­лись 1 и 3, оста­лись 2 и 4;

рас­па­лись 1 и 4, оста­лись 2 и 3;

рас­па­лись 2 и 3, оста­лись 1 и 4;

рас­па­лись 2 и 4, оста­лись 1 и 3;

рас­па­лись 3 и 4, оста­лись 1 и 2.

Ве­ро­ят­ность всех этих 6 ва­ри­ан­тов будет оди­на­ко­вой и рав­ной про­из­ве­де­нию ве­ро­ят­но­сти для 2 изо­то­пов рас­пасть­ся ( дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби для каж­до­го), а для 2 со­хра­нить­ся ( дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби для каж­до­го). Т. е. сум­мар­ная ве­ро­ят­ность со­ста­вит 6 умно­жить на левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те умно­жить на левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 4 конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те =21,1  %.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Со­дер­жа­ние кри­те­рияБаллы
При­ве­де­но пол­ное ре­ше­ние с не­об­хо­ди­мы­ми объ­яс­не­ни­я­ми12
Пол­но­стью решён пункт 16
Пол­но­стью решён пункт 26
В п.2 верно най­де­на толь­ко ве­ро­ят­ность со­хра­не­ния всех изо­то­пов2
При­ве­де­ны ра­зум­ные общие рас­суж­де­ния, не под­твер­ждённые расчётами, без вер­ных вы­во­дов1–4
Ре­ше­ние не со­от­вет­ству­ет ни од­но­му из кри­те­ри­ев, пе­ре­чис­лен­ных выше0
Мак­си­маль­ный балл12