На горизонтальном столе лежит шайба из твердого материала. На нее сталкивается другая шайба из мягкого, довольно

  • 47
На горизонтальном столе лежит шайба из твердого материала. На нее сталкивается другая шайба из мягкого, довольно упругого материала, которая имеет такую же массу. Между шайбами происходит центральный удар. Скорость мягкой шайбы после удара уменьшилась в пять раз. Какая часть максимальной энергии деформации превратилась в тепло во время удара? Предполагайте, что тепло выделяется в мягкой шайбе в результате ее деформации.
Vechernyaya_Zvezda
40
Для решения данной задачи мы можем использовать законы сохранения энергии и импульса. Давайте приступим к решению пошагово.

1. Первое, что нам нужно сделать, это понять, что происходит при центральном ударе. Центральный удар - это удар, происходящий вдоль прямой линии между центрами двух шайб.

2. Так как массы шайб одинаковы, обозначим их массу как \(m\).

3. Пусть \(v_1\) - начальная скорость мягкой шайбы до удара, а \(v_2\) - скорость мягкой шайбы после удара.

4. Используя закон сохранения импульса, можем написать:
\[
m \cdot v_1 = m \cdot v_2
\]

5. Поскольку скорость мягкой шайбы после удара уменьшилась в пять раз, то \(v_2 = \frac{v_1}{5}\).

6. Подставим это значение в уравнение закона сохранения импульса:
\[
m \cdot v_1 = m \cdot \frac{v_1}{5}
\]

7. Упростим это уравнение:
\[
v_1 = \frac{v_1}{5}
\]

8. Умножим обе части уравнения на 5:
\[
5v_1 = v_1
\]

9. Получаем, что \(v_1 = 0\).

10. Из этого следует, что после удара мягкая шайба остановилась.

11. Теперь мы можем рассмотреть максимальную энергию деформации шайбы. По определению, энергия деформации - это работа, которая совершается силой деформации при деформации объекта.

12. Теперь обратимся к закону сохранения энергии. Используя его, мы можем сказать, что сумма кинетической энергии и энергии деформации до удара равна сумме кинетической энергии и энергии деформации после удара.

13. Поскольку мягкая шайба остановилась после удара, то после удара ее кинетическая энергия равна нулю.

14. Таким образом, можем записать уравнение сохранения энергии:
\[
\frac{1}{2}m \cdot v_1^2 + E_{\text{д0}} = 0 + E_{\text{д}}
\]
где \(E_{\text{д0}}\) - энергия деформации до удара, а \(E_{\text{д}}\) - энергия деформации после удара.

15. Так как \(v_1 = 0\) и кинетическая энергия до удара равна нулю, то уравнение принимает вид:
\[
E_{\text{д0}} = E_{\text{д}}
\]

16. Отсюда следует, что вся максимальная энергия деформации превратилась в тепло во время удара.

Таким образом, ответ на задачу: вся максимальная энергия деформации превратилась в тепло во время удара.