Как изменится температура шариков массами 100 г и 150 г, которые движутся навстречу друг другу со скоростями 15 м/с и 10 м/с соответственно, после абсолютно неупругого соударения? Удельная теплоёмкость материала шариков составляет 130 Дж/кг×К.

Физика 9 класс Неупругие соударения и теплообмен температура шариков массы шариков скорости шариков абсолютно неупругие соударения удельная теплоёмкость физика 9 класс расчет температуры изменение температуры механика теплообмен Новый

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно рассмотреть, что происходит при абсолютно неупругом соударении. В этом случае два тела после столкновения движутся как одно целое. Мы будем использовать закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.

Шаг 1: Находим общий импульс до столкновения.

• Импульс первого шарика (m1 = 0.1 кг, v1 = 15 м/с) равен: p1 = m1 * v1 = 0.1 * 15 = 1.5 кг·м/с.
• Импульс второго шарика (m2 = 0.15 кг, v2 = -10 м/с, так как он движется навстречу) равен: p2 = m2 * v2 = 0.15 * (-10) = -1.5 кг·м/с.

Общий импульс перед столкновением: P = p1 + p2 = 1.5 - 1.5 = 0 кг·м/с.

Шаг 2: Находим скорость после столкновения.

Так как общий импульс равен нулю, то после столкновения оба шарика будут двигаться с одинаковой скоростью, которая также будет равна нулю. То есть, после столкновения шарики остановятся.

Шаг 3: Находим изменение температуры шариков.

При абсолютно неупругом соударении вся кинетическая энергия, которая была у шариков, превращается в внутреннюю энергию, что приводит к изменению температуры. Сначала найдем общую кинетическую энергию до столкновения:

• Кинетическая энергия первого шарика: KE1 = 0.5 * m1 * v1^2 = 0.5 * 0.1 * 15^2 = 11.25 Дж.
• Кинетическая энергия второго шарика: KE2 = 0.5 * m2 * v2^2 = 0.5 * 0.15 * 10^2 = 7.5 Дж.

Общая кинетическая энергия до столкновения: KE_total = KE1 + KE2 = 11.25 + 7.5 = 18.75 Дж.

Шаг 4: Находим изменение температуры.

При столкновении эта энергия будет использована для нагрева шариков. Мы можем использовать формулу для расчета изменения температуры:

Q = mcΔT, где Q - теплота, m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Общая масса шариков: m_total = m1 + m2 = 0.1 + 0.15 = 0.25 кг.

Удельная теплоемкость c = 130 Дж/(кг·К).

Теперь, используя закон сохранения энергии, мы можем записать:

18.75 = m_total * c * ΔT.

Подставим значения:

18.75 = 0.25 * 130 * ΔT.

Решим уравнение для ΔT:

ΔT = 18.75 / (0.25 * 130) = 18.75 / 32.5 ≈ 0.576 К.

Итак, итог:

Температура шариков увеличится примерно на 0.576 К после абсолютно неупругого соударения.