Дополнительная задача 3

Дополнительная задача 3

Два тела – брусок массой и пластилиновый шарик массой – движутся навстречу друг другу с одинаковыми скоростями ( ). После столкновения пластилиновый шарик прилип к бруску, два тела продолжают движение вместе. Определить, какая часть механической энергии превратилась во внутреннюю энергию этих тел, с учетом того что масса бруска в 3 раза больше массы пластилинового шарика ( ).

Решение:

Изменение внутренней энергии можно обозначить . Как вы знаете, существует несколько видов энергии. Кроме механической, существует еще и тепловая, внутренняя энергия.

Рис. 9. Иллюстрация к задаче № 3

Запишем в выбранной системе отсчета закон сохранения импульса (с учетом направления скоростей и оси ):

Вместо мы подставим :

Массы сокращаются. Преобразуя это выражение, получаем, что конечная скорость этих тел будет определяться следующим образом:

Это означает, что скорость бруска и пластилинового шарика вместе будет в 2 раза меньше, чем скорость до соударения.

Следующий шаг – это закон сохранения энергии.

В данном случае полная энергия – это сумма кинетических энергий двух тел. Тел, которые еще не соприкоснулись, не ударились. Что произошло после соударения? Посмотрите на следующую запись:

В левой части мы оставляем полную энергию, а в правой части мы должны записать кинетическую энергию тел после взаимодействия и учесть, что часть механической энергии превратилась в тепло .

Таким образом, имеем:

Определим отношение :

В итоге получаем ответ ^.

Обратите внимание: в результате такого взаимодействия большая часть энергии превращается в тепло, т. е. переходит во внутреннюю энергию.

Ответ:

⇐ Предыдущая 1 2 34