Какое количество механической энергии переходит в тепло, когда два пластилиновых шарика с массами m1 = 0,1 кг и m2 = 0,2 кг сталкиваются, летя навстречу друг другу со скоростями v1 = 20 м/с и v2 = 10 м/с, и слипаются?

Физика 9 класс Законы сохранения энергии и импульса механическая энергия тепло столкновение пластилиновые шарики массы скорости физика 9 класс закон сохранения энергии кинетическая энергия потеря энергии Новый

Решение задачи о столкновении двух шариков

В данной задаче мы имеем два пластилиновых шарика с известными массами и скоростями. Нам нужно определить, какое количество механической энергии переходит в тепло при их столкновении и слипании.

Шаг 1: Определение импульса

Сначала мы используем закон сохранения импульса. Импульс системы до столкновения равен импульсу системы после столкновения. Для этого запишем уравнение:

• Импульс первого шарика (m1) равен: m1 * v1 = 0,1 кг * 20 м/с = 2 кг·м/с.
• Импульс второго шарика (m2) равен: m2 * v2 = 0,2 кг * 10 м/с = 2 кг·м/с.

Обратите внимание, что второй шарик движется в противоположном направлении, поэтому его импульс будет отрицательным:

• Импульс второго шарика: -2 кг·м/с.

Теперь складываем импульсы:

m1 * v1 + m2 * (-v2) = 2 - 2 = 0 кг·м/с.

Это означает, что после столкновения оба шарика остановятся.

Шаг 2: Определение механической энергии до столкновения

Теперь найдем механическую энергию до столкновения. Механическая энергия (кинетическая) рассчитывается по формуле:

• Кинетическая энергия первого шарика: KE1 = (m1 * v1^2) / 2 = (0,1 кг * (20 м/с)^2) / 2 = (0,1 * 400) / 2 = 20 Дж.
• Кинетическая энергия второго шарика: KE2 = (m2 * v2^2) / 2 = (0,2 кг * (10 м/с)^2) / 2 = (0,2 * 100) / 2 = 10 Дж.

Общая кинетическая энергия до столкновения:

KE_total = KE1 + KE2 = 20 Дж + 10 Дж = 30 Дж.

Шаг 3: Определение энергии, переходящей в тепло

После столкновения, когда шарики слипаются, их общая механическая энергия становится равной нулю (поскольку они остановились). Таким образом, вся кинетическая энергия до столкновения переходит в другие формы энергии, в том числе в тепло.

Следовательно, количество механической энергии, которое переходит в тепло, равно:

Q = KE_total = 30 Дж.

Ответ: При столкновении и слипании двух пластилиновых шариков, 30 Дж механической энергии переходит в тепло.