Вопрос задан 05.03.2025 в 20:12. Предмет Физика. Спрашивает Ракчеева Юля.

Два свинцовых шара массами m1 = 100 г и m2 = 200 г движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 4 м/с и v2 = 5 м/с. Какую кинетическую энергию будут иметь шары после их абсолютно неупругого соударения?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Ербатыров Алишер.

Для того чтобы решить эту задачу, нужно учесть несколько важных аспектов. Начнём с того, что абсолютно неупругое соударение предполагает, что после столкновения шары слипаются и движутся как одно тело с общей скоростью.

Шаг 1: Определение системы координат и начальных данных

  • Масса первого шара: m1=100г=0,1кгm_1 = 100 \, \text{г} = 0,1 \, \text{кг}
  • Масса второго шара: m2=200г=0,2кгm_2 = 200 \, \text{г} = 0,2 \, \text{кг}
  • Начальная скорость первого шара: v1=4м/сv_1 = 4 \, \text{м/с}
  • Начальная скорость второго шара: v2=5м/сv_2 = -5 \, \text{м/с} (отрицательное значение, так как они движутся навстречу друг другу)

Шаг 2: Закон сохранения импульса

При абсолютно неупругом соударении сохраняется импульс системы, то есть сумма импульсов до столкновения равна сумме импульсов после столкновения.

Импульс тела рассчитывается как p=mvp = m \cdot v, где mm — масса тела, а vv — его скорость. Суммарный импульс до столкновения равен:

pдо=m1v1+m2v2p_{\text{до}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2

Подставляем данные:

pдо=(0,14)+(0,2(5))=0,41=0,6кгм/сp_{\text{до}} = (0,1 \cdot 4) + (0,2 \cdot (-5)) = 0,4 - 1 = -0,6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}

После столкновения шары слипаются и движутся как одно тело с общей массой mобщ=m1+m2=0,1+0,2=0,3кгm_{\text{общ}} = m_1 + m_2 = 0,1 + 0,2 = 0,3 \, \text{кг}. Обозначим скорость этого тела после столкновения как vпослеv_{\text{после}}.

Сохраняя импульс, имеем:

mобщvпосле=pдоm_{\text{общ}} \cdot v_{\text{после}} = p_{\text{до}} 0,3vпосле=0,60,3 \cdot v_{\text{после}} = -0,6

Решаем относительно vпослеv_{\text{после}}:

vпосле=0,60,3=2м/сv_{\text{после}} = \frac{-0,6}{0,3} = -2 \, \text{м/с}

Итак, после абсолютно неупругого соударения общая скорость двух тел будет vпосле=2м/сv_{\text{после}} = -2 \, \text{м/с}.

Шаг 3: Кинетическая энергия после столкновения

Кинетическая энергия после столкновения рассчитывается по формуле:

Eки=12mобщvпосле2E_{\text{ки}} = \frac{1}{2} \cdot m_{\text{общ}} \cdot v_{\text{после}}^2

Подставляем данные:

Eки=120,3(2)2=120,34=0,6ДжE_{\text{ки}} = \frac{1}{2} \cdot 0,3 \cdot (-2)^2 = \frac{1}{2} \cdot 0,3 \cdot 4 = 0,6 \, \text{Дж}

Шаг 4: Кинетическая энергия до столкновения

Для понимания потерь энергии полезно посчитать кинетическую энергию до столкновения. Кинетическая энергия каждого шара до столкновения:

Eки,1=12m1v12=120,142=0,8ДжE_{\text{ки}, 1} = \frac{1}{2} \cdot m_1 \cdot v_1^2 = \frac{1}{2} \cdot 0,1 \cdot 4^2 = 0,8 \, \text{Дж} Eки,2=12m2v22=120,252=2,5ДжE_{\text{ки}, 2} = \frac{1}{2} \cdot m_2 \cdot v_2^2 = \frac{1}{2} \cdot 0,2 \cdot 5^2 = 2,5 \, \text{Дж}

Общая кинетическая энергия до столкновения:

Eки,до=Eки,1+Eки,2=0,8+2,5=3,3ДжE_{\text{ки}, \text{до}} = E_{\text{ки}, 1} + E_{\text{ки}, 2} = 0,8 + 2,5 = 3,3 \, \text{Дж}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос