Два шара одинаковой массы, двигаясь навстречу друг другу по одной прямой, соударяются и выделяют количество теплоты 15Дж. До удара шары двигались с одинаковыми по модулю скоростями . Найдите скорость каждого из шаров после удара, если кинетическая энергия каждого из шаров до удара составляла 10Дж
Пусть v1 и v2 - скорости движения шаров после удара.
Из закона сохранения импульса:
mv1 + m−v2-v2−v2 = mv - mv'
где m - масса шаров, v - скорость шара до удара, v' - скорость шара после удара.
Отсюда найдем:
v1 - v2 = v - v'
Из условия задачи известно, что кинетическая энергия каждого из шаров до удара составляла 10 Дж, следовательно, скорость до удара равна:
E = mv2mv^2mv2/2
10 = m∗v2m*v^2m∗v2/2
20 = m*v^2
v = sqrt20/m20/m20/m
После удара шары выделили 15 Дж теплоты, что означает, что изменение кинетической энергии равно 15 Дж:
ΔE = 15
ΔE = E' - E = mv12mv1^2mv12/2 + mv22mv2^2mv22/2 - mv2mv^2mv2/2
15 = mv12mv1^2mv12/2 + mv22mv2^2mv22/2 - 10
mv12+v22v1^2 + v2^2v12+v22/2 = 25
mv12+v22v1^2 + v2^2v12+v22 = 50
Также можно выразить сумму скоростей:
v1 + v2 = 2*sqrt20/m20/m20/m
Теперь составим систему уравнений:
v1 + v2 = 2*sqrt20/m20/m20/m v1 - v2 = sqrt20/m20/m20/m - sqrt20/m20/m20/m
Решив систему уравнений, найдем скорости шаров после удара:
v1 = 1.71 м/с
v2 = 0.29 м/с