Два одинаковых шара, массой 4 кг каждый, сталкиваются и начинают двигаться вместе. Какое количество теплоты выделится при ударе шаров, если один из них имел до удара скорость 5 м/с, а второй был неподвижен?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Поскольку шары сталкиваются и начинают двигаться вместе после удара, то можно использовать закон сохранения импульса:

m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)u,

где m₁ и m₂ - массы шаров (4 кг каждый), v₁ и v₂ - скорости шаров до удара (5 м/с и 0 м/с соответственно), u - их общая скорость после удара.

Подставляем значения:

45 + 40 = (4+4)u,
20 = 8u,
u = 2.5 м/с.

Теперь найдем количество теплоты, выделенное при ударе. Для этого воспользуемся законом сохранения энергии:

ΔQ = ΔK,

где ΔQ - количество выделенной теплоты, ΔK - изменение кинетической энергии.

ΔK = (m₁ + m₂)(u² - v₁²)/2,
ΔK = 8(2.5² - 5²)/2,
ΔK = 8(-15.625)/2,
ΔK = -62.5 Дж.

Так как энергия теряется в виде теплоты, то количество выделенной теплоты ΔQ будет равно 62.5 Дж.

Итак, при ударе шаров выделится 62.5 Дж теплоты.