Шар массой 3 кг, имеющий скорость 2 м/с, испытал абсолютно неупругий удар с покоящимся шаром, масса которого в 2 раза больше. Определите количество тепла, выделившегося при ударе.
от

1 Ответ

Дано:  
масса первого шара m1 = 3 кг,  
скорость первого шара v1 = 2 м/с,  
масса второго шара m2 = 2 * m1 = 6 кг (в 2 раза больше),  
скорость второго шара v2 = 0 м/с (покоящийся).

Найти:  
количество тепла Q, выделившегося при ударе.

Решение:

1. Для начала найдем общую массу после абсолютно неупругого удара. После удара оба шара будут двигаться как одно целое с общей массой m_total = m1 + m2 = 3 кг + 6 кг = 9 кг.

2. Применим закон сохранения импульса. Исходный импульс системы равен:

p_initial = m1 * v1 + m2 * v2 = 3 кг * 2 м/с + 6 кг * 0 м/с = 6 кг*м/с.

3. После удара скорость обоих шаров v будет одинаковой. Общий импульс после удара:

p_final = (m1 + m2) * v = 9 кг * v.

4. По закону сохранения импульса имеем:

p_initial = p_final,
6 кг*м/с = 9 кг * v.

5. Найдем скорость v:

v = 6 кг*м/с / 9 кг = 2/3 м/с.

6. Теперь найдем кинетическую энергию до удара:

E_initial = (1/2) * m1 * v1^2 + (1/2) * m2 * v2^2
= (1/2) * 3 кг * (2 м/с)^2 + (1/2) * 6 кг * (0 м/с)^2
= (1/2) * 3 кг * 4 м^2/с^2 + 0
= 6 Дж.

7. Найдем кинетическую энергию после удара:

E_final = (1/2) * (m1 + m2) * v^2
= (1/2) * 9 кг * (2/3 м/с)^2
= (1/2) * 9 кг * (4/9 м^2/с^2)
= 2 Дж.

8. Количество тепла Q, выделившегося при ударе, равно уменьшению кинетической энергии:

Q = E_initial - E_final
= 6 Дж - 2 Дж
= 4 Дж.

Ответ:  
Количество тепла, выделившегося при ударе, равно 4 Дж.
от