2025-12-02 09:32:15
Вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 2 м/с, догоняет вагон массой 20 т, движущийся со скоростью 1 м/с, и сцепляется с ним. Какова будет кинетическая энергия вагонов после сцепки? Выберите один ответ:
- 45 кДж
- 45 Дж
- 38 кДж
- 40 кДж
Физика 11 класс Законы сохранения импульса и кинетическая энергия вагон масса скорость кинетическая энергия сцепка физика 11 класс Новый
2025-12-02 09:32:33
Для решения задачи начнем с определения кинетической энергии вагонов до сцепки и после сцепки. Кинетическая энергия (КЭ) определяется по формуле:
КЭ = (m * v²) / 2
где m - масса объекта, v - его скорость.
1. Рассчитаем кинетическую энергию первого вагона (массой 20 т и скоростью 2 м/с):
- m1 = 20 т = 20000 кг
- v1 = 2 м/с
- КЭ1 = (20000 * (2)²) / 2 = (20000 * 4) / 2 = 40000 Дж = 40 кДж
2. Рассчитаем кинетическую энергию второго вагона (массой 20 т и скоростью 1 м/с):
- m2 = 20 т = 20000 кг
- v2 = 1 м/с
- КЭ2 = (20000 * (1)²) / 2 = (20000 * 1) / 2 = 10000 Дж = 10 кДж
3. Теперь найдем общую кинетическую энергию до сцепки:
- КЭ_общая = КЭ1 + КЭ2 = 40 кДж + 10 кДж = 50 кДж
4. После сцепки вагоны движутся вместе, и их общая масса будет:
- m_общая = m1 + m2 = 20000 кг + 20000 кг = 40000 кг
5. Теперь определим скорость вагонов после сцепки. Используем закон сохранения импульса:
- Импульс до сцепки = Импульс после сцепки
- m1 * v1 + m2 * v2 = m_общая * v_после
- 20000 * 2 + 20000 * 1 = 40000 * v_после
- 40000 + 20000 = 40000 * v_после
- 60000 = 40000 * v_после
- v_после = 60000 / 40000 = 1.5 м/с
6. Теперь рассчитаем кинетическую энергию вагонов после сцепки:
- КЭ_после = (m_общая * v_после²) / 2
- КЭ_после = (40000 * (1.5)²) / 2 = (40000 * 2.25) / 2 = 45000 Дж = 45 кДж
Ответ: Кинетическая энергия вагонов после сцепки составит 45 кДж.