Чтобы найти энергию, которая преобразуется во внутреннюю при столкновении тележки и кусочка пластилина, нам нужно рассмотреть два этапа: первый — это падение пластилина, и второй — столкновение с тележкой.

Когда кусок пластилина падает с высоты, он обладает потенциальной энергией, которая преобразуется в кинетическую энергию в момент удара о тележку. Потенциальная энергия (Eпот) определяется по формуле:

Eпот = m * g * h

• m — масса пластилина (0,2 кг),
• g — ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²),
• h — высота падения (0,5 м).

Подставим значения:

Eпот = 0,2 * 9,81 * 0,5 = 0,981 Дж.

Теперь определим кинетическую энергию тележки до столкновения. Кинетическая энергия (Eкин) вычисляется по формуле:

Eкин = (m1 * v1²) / 2

• m1 — масса тележки (0,8 кг),
• v1 — скорость тележки (2,5 м/с).

Подставим значения:

Eкин = (0,8 * (2,5)²) / 2 = (0,8 * 6,25) / 2 = 5 / 2 = 2,5 Дж.

Теперь найдем общую кинетическую энергию до столкновения:

Eобщ = Eкин (тележки) + Eкин (пластилина) = 2,5 Дж + 0 Дж (пластилин перед столкновением не движется).

После того как пластилин прилип к тележке, общая масса системы становится:

mобщ = m1 + m2 = 0,8 + 0,2 = 1,0 кг.

Теперь найдем скорость системы после столкновения (v). Используем закон сохранения импульса:

m1 * v1 + m2 * v2 = (m1 + m2) * v

где v2 = 0 (пластилин падает). Подставляем значения:

0,8 * 2,5 + 0 = (0,8 + 0,2) * v

2 = 1 * v, отсюда v = 2 м/с.

Теперь можем найти кинетическую энергию после столкновения:

Eкин после = (mобщ * v²) / 2 = (1,0 * (2)²) / 2 = (1,0 * 4) / 2 = 2 Дж.

Энергия, преобразованная во внутреннюю, равна разности между общей энергией до столкновения и кинетической энергией после столкновения:

Eвнут = (Eпот + Eкин до) - Eкин после = (0,981 + 2,5) - 2 = 3,481 - 2 = 1,481 Дж.

Таким образом, энергия, которая преобразуется во внутреннюю при столкновении, составляет примерно 1,481 Дж.