После столкновения, когда шарик, движущийся со скоростью v, стал стоять, а кубик начал двигаться равномерно

Фонтан

67

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо знать некоторые основные физические законы и формулы, связанные с кинетической энергией и работой. Давайте начнем.

В обоих случаях, чтобы найти долю кинетической энергии шарика, которая превратилась в теплоту, мы должны найти разность кинетической энергии шарика до и после столкновения.

Первый случай: скольжение шарика.
В этом случае, после столкновения, шарик переходит в состояние скольжения по горизонтальной поверхности. Кинетическая энергия шарика превращается в теплоту из-за трения между шариком и поверхностью.

Чтобы найти долю кинетической энергии, превратившуюся в теплоту, мы можем использовать закон сохранения механической энергии. Изначально, у шарика была кинетическая энергия \( E_k = \frac{1}{2} m v^2 \), где \( m \) - масса шарика, а \( v \) - его начальная скорость.

После столкновения, вся кинетическая энергия шарика превратилась в теплоту, поэтому окончательная кинетическая энергия шарика равна нулю. Теплота, полученная от трения, равна начальной кинетической энергии:
\[ Q = \frac{1}{2} m v^2 \]

Таким образом, доля кинетической энергии шарика, превратившаяся в теплоту, составляет 100%.

Второй случай: качение шарика.
В этом случае, после столкновения, шарик начинает двигаться вроде бы отскакивая без скольжения по горизонтальной поверхности. Кинетическая энергия шарика превращается в теплоту, в основном из-за трения внутри шарика и между шариком и поверхностью.

Аналогично первому случаю, изначально у шарика была кинетическая энергия \( E_k = \frac{1}{2} m v^2 \), где \( m \) - масса шарика, а \( v \) - его начальная скорость.

Поэтому, для определения доли кинетической энергии, превратившейся в теплоту, мы можем снова использовать закон сохранения механической энергии. После столкновения, кинетическая энергия шарика полностью превращается в теплоту, поэтому окончательная кинетическая энергия шарика равна нулю. Теплота, полученная от трения, равна начальной кинетической энергии:

\[ Q = \frac{1}{2} m v^2 \]

Таким образом, доля кинетической энергии шарика, превратившаяся в теплоту, составляет 100%, так как вся его начальная кинетическая энергия превращается в теплоту.

В обоих случаях, доля кинетической энергии шарика, превратившаяся в теплоту, составляет 100%. Однако, важно отметить, что при качении шарика большая часть теплоты будет образовываться внутри шарика, так как трение происходит внутри него. Надеюсь, это решение было полезным и понятным для вас! Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать их!