Физика 9 класс
1) Шары массами 7 и 5 кг, движущиеся навстречу друг другу со скоростью
3 м/с каждый относительно Земли, соударяются, после чего движутся вместе.
Определите, какое количество теплоты выделится в результате соударения.
2) Два свинцовых шара массами ml = 150 г и m2 = 250 г движутся навстречу друг другу со скоростями v1 = 5 м/с и v2 = 6 м/с. Какую кинетическую энергию будет иметь второй шар после их неупругого соударения?
3) Тележка с песком общей массой 20 кг движется без трения по
горизонтальной поверхности со скоростью 4 м/с. Вслед за тележкой летит шар
массой 4 кг с горизонтальной скоростью 16 м/с. После попадания в песок шар
застревает в нем. Какую скорость при этом приобретает тележка?
Давайте решим эти физические задачи по одной за шагом:
1) Неупругое столкновение и тепло:
Закон сохранения импульса: При неупругом столкновении импульс сохраняется. Давайте определим положительное направление как направление начальной скорости 7-килограммового мяча.
m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v_f
Где:
m₁ = 7 кг
v₁ = 3 м/с
m₂ = 5 кг
v₂ = -3 м/с (отрицательно, потому что движется в противоположном направлении)
v_f = конечная скорость объединенной массы
Решение для v_f:
(7 кг)(3 м/с) + (5 кг)(-3 м/с) = (7 кг + 5 кг)v_f v_f = 6 кг*м/с / 12 кг = 0,5 м/с
Кинетическая энергия до и после:
KE_before = (1/2)m₁v₁² + (1/2)m₂v₂² = (1/2)(7 кг)(3 м/с)² + (1/2)(5 кг)(3 м/с)² = 63 Дж
KE_after = (1/2)(m₁ + m₂)v_f² = (1/2)(12 кг)(0,5 м/с)² = 1,5 Дж
Выделяемое тепло: Разница в кинетической энергии преобразуется в тепло:
Q = KE_before - KE_after = 63 Дж - 1,5 Дж = 61,5 Дж
Ответ 1: Выделяется 61,5 Джоуля тепла.
2) Неупругое столкновение и кинетическая энергия:
Закон сохранения импульса:
m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v_f
Где:
m₁ = 0,15 кг
v₁ = 5 м/с
m₂ = 0,25 кг
v₂ = -6 м/с (отрицательно, так как движется в противоположном направлении)
Решение для v_f:
(0,15 кг)(5 м/с) + (0,25 кг)(-6 м/с) = (0,15 кг + 0,25 кг)v_f v_f = -0,75 кг*м/с / 0,4 кг ≈ -1,875 м/с
Кинетическая энергия m₂ после столкновения:
KE_m2_after = (1/2)m₂v_f² = (1/2)(0,25 кг)(-1,875 м/с)² ≈ 0,44 Дж
Ответ 2: Второй шар будет иметь примерно 0,44 Джоуля кинетической энергии после столкновения.
3) Неупругое столкновение и скорость тележки:
Сохранение импульса:
(м_тележка + м_песок)v_initial + м_шарв_шар = (м_тележка + м_песок + м_шар)v_final
Где:
м_тележка + м_песок = 20 кг
v_initial = 4 м/с
м_шар = 4 кг
v_шар = 16 м/с
v_final = конечная скорость объединенной массы
Решение для v_final:
(20 кг)(4 м/с) + (4 кг)(16 м/с) = (20 кг + 4 кг)v_final v_final = 144 кг*м/с / 24 кг = 6 м/с
Ответ 3: Тележка приобретет скорость 6 м/с.
Не забывайте всегда включать единицы измерения в свои расчеты и окончательные ответы. Также обратите внимание, что эти расчеты предполагают совершенно неупругие столкновения (объекты слипаются после столкновения) и незначительные внешние силы (например, трение в задаче 3).
чат гпт в помощь