Вопрос: Тело массой 3 кг движется со скоростью 4 м/с и сталкивается с неподвижным телом массой 5 кг. Если считать удар центральным и неупругим, как можно определить количество тепла, которое выделилось при этом ударе?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса и энергии в неупругом ударе физика 11 класс столкновение неупругий удар закон сохранения импульса количество тепла Энергия масса скорость центральный удар расчет механическая энергия потеря энергии Новый

Давайте разберем задачу шаг за шагом.

Дано:

• масса первого тела (m1) = 3 кг
• начальная скорость первого тела (V1) = 4 м/с
• масса второго тела (m2) = 5 кг
• начальная скорость второго тела (V2) = 0 м/с

Первый шаг: находим начальную кинетическую энергию первого тела.

Кинетическая энергия (Ек) рассчитывается по формуле:

Ек = (1/2) * m * V²

Подставляем известные значения:

Ек = (1/2) * 3 * (4)² = (1/2) * 3 * 16 = 24 Дж

Второй шаг: находим импульс до столкновения.

Импульс (p) рассчитывается по формуле:

p = m * V

Для нашего случая:

pо = m1 * V1 = 3 * 4 = 12 кг*м/с

Третий шаг: находим импульс после удара.

Так как удар неупругий, оба тела будут двигаться вместе после столкновения с общей скоростью (U). Импульс после удара будет равен:

p = (m1 + m2) * U

Подставляем значения:

p = (3 + 5) * U = 8 * U

Четвертый шаг: по закону сохранения импульса.

Импульс до удара равен импульсу после удара:

12 = 8 * U

Отсюда находим U:

U = 12 / 8 = 1,5 м/с

Пятый шаг: находим кинетическую энергию после удара.

Ек2 = (1/2) * (m1 + m2) * U²

Подставляем значения:

Ек2 = (1/2) * (3 + 5) * (1,5)² = (1/2) * 8 * 2,25 = 9 Дж

Шестой шаг: находим количество тепла, выделившегося при ударе.

По закону сохранения энергии, разность начальной и конечной кинетической энергии равна количеству выделившегося тепла (Q):

Q = Ек - Ек2

Подставляем значения:

Q = 24 - 9 = 15 Дж

Таким образом, количество тепла, которое выделилось при ударе, составляет 15 Дж.