Свинцовый и железный шар массами 100 г движутся со скоростями соответственно 3 м/c и 4 м/c перпендикулярно друг другу. Определить, на сколько градусов повысится температура тел после абсолютно неупругого удара, если предположить, что всё тепло, появившееся после удара, пошло на нагревание тел. Удельная теплоемкость свинца 135 Дж/(кг ∙ К), железа 465 Дж/(кг ∙ К). Начальная температура шаров равна 25 °C. Ответ округлить до тысячных.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса и законом сохранения энергии.
Найдем общую массу системы шаров: m = m₁ + m₂ = 0.1 кг + 0.1 кг = 0.2 кг
Найдем скорость центра масс системы шаров после удара: v = m1<em>v1+m2</em>v2m₁ <em> v₁ + m₂ </em> v₂m1<em>v1+m2</em>v2 / m v = 0.1кг<em>3м/c+0.1кг</em>4м/c0.1 кг <em> 3 м/c + 0.1 кг </em> 4 м/c0.1кг<em>3м/c+0.1кг</em>4м/c / 0.2 кг v = 0.3+0.40.3 + 0.40.3+0.4 / 0.2 v = 3.5 м/c
Пусть температура шаров после удара увеличилась на ΔT градусов.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса и законом сохранения энергии.
Найдем общую массу системы шаров:
m = m₁ + m₂ = 0.1 кг + 0.1 кг = 0.2 кг
Найдем скорость центра масс системы шаров после удара:
v = m1<em>v1+m2</em>v2m₁ <em> v₁ + m₂ </em> v₂m1 <em>v1 +m2 </em>v2 / m
v = 0.1кг<em>3м/c+0.1кг</em>4м/c0.1 кг <em> 3 м/c + 0.1 кг </em> 4 м/c0.1кг<em>3м/c+0.1кг</em>4м/c / 0.2 кг
v = 0.3+0.40.3 + 0.40.3+0.4 / 0.2
v = 3.5 м/c
Пусть температура шаров после удара увеличилась на ΔT градусов.
Найдем количество теплоты, выделившееся при нагревании шаров:
Q = c₁ m₁ ΔT + c₂ m₂ ΔT
Q = 135 Дж/кг∙Ккг ∙ Ккг∙К 0.1 кг ΔT + 465 Дж/кг∙Ккг ∙ Ккг∙К 0.1 кг ΔT
Q = 13.5 ΔT + 46.5 ΔT
Q = 60 ΔT Дж
Найдем количество кинетической энергии до удара:
K₁ = 0.5 m₁ v₁^2 + 0.5 m₂ v₂^2
K₁ = 0.5 0.1 кг 3м/c3 м/c3м/c^2 + 0.5 0.1 кг 4м/c4 м/c4м/c^2
K₁ = 0.15 Дж + 0.2 Дж
K₁ = 0.35 Дж
Найдем количество кинетической энергии после удара:
K₂ = 0.5 m v^2
K₂ = 0.5 0.2 кг 3.5м/c3.5 м/c3.5м/c^2
K₂ = 0.35 Дж
Так как вся кинетическая энергия после удара перешла во внутреннюю энергию тел, то:
Q = K₁ - K₂
60 ΔT = 0.35 - 0.35
60 ΔT = 0
ΔT = 0
Таким образом, температура шаров не изменится после абсолютно неупругого удара.
Ответ: 0 градусов.