Какова была кинетическая энергия брошенного мяча перед тем, как он ударился о стену, если его скорость непосредственно перед ударом была втрое больше скорости после удара, и при ударе выделилось 16 джоулей теплоты? (с решением)
Shumnyy_Popugay
Чтобы решить эту задачу, нам потребуется использовать законы сохранения энергии и закон сохранения импульса.
Пусть \(m\) - масса мяча, \(v_1\) - скорость мяча перед ударом, \(v_2\) - скорость мяча после удара, \(E_k\) - кинетическая энергия мяча перед ударом и \(Q\) - теплота, выделившаяся при ударе.
По закону сохранения энергии:
\[E_k + Q = E_{k_2}\]
где \(E_{k_2}\) - кинетическая энергия мяча после удара.
По закону сохранения импульса:
\[m \cdot v_1 = m \cdot v_2\]
Учитывая, что \(v_2\) втрое меньше, чем \(v_1\), можно записать:
\[v_2 = \frac{1}{3} v_1\]
Теперь можно приступить к решению задачи:
Шаг 1: Найдем \(v_2\):
\[v_2 = \frac{1}{3} v_1\]
Шаг 2: Используем закон сохранения импульса для нахождения \(v_1\):
\[m \cdot v_1 = m \cdot v_2\]
Подставляем значение \(v_2\):
\[m \cdot v_1 = m \cdot \left(\frac{1}{3} v_1\right)\]
Упрощаем уравнение:
\[v_1 = 3v_2\]
Шаг 3: Подставим значение \(v_1\) в уравнение сохранения энергии:
\[E_k + Q = E_{k_2}\]
Подставляем значения и берем во внимание, что кинетическая энергия выражается как \(E_k = \frac{1}{2}m \cdot v^2\):
\[\frac{1}{2}m \cdot v_1^2 + Q = \frac{1}{2}m \cdot v_2^2\]
Упрощаем уравнение:
\[2Q = \frac{1}{2}m \cdot (3v_2)^2 - \frac{1}{2}m \cdot v_2^2\]
Раскрываем скобки:
\[2Q = \frac{1}{2}m \cdot 9v_2^2 - \frac{1}{2}m \cdot v_2^2\]
Упрощаем уравнение:
\[2Q = \frac{1}{2}m \cdot 8v_2^2\]
Шаг 4: Находим \(E_k\) - кинетическую энергию мяча перед ударом:
\[E_k = 2Q\]
Теперь осталось только решить уравнение, подставив известные значения.
Пожалуйста, учитывая полученные выше шаги решения, мы можем найти кинетическую энергию мяча перед ударом. Ваш ход!
Пусть \(m\) - масса мяча, \(v_1\) - скорость мяча перед ударом, \(v_2\) - скорость мяча после удара, \(E_k\) - кинетическая энергия мяча перед ударом и \(Q\) - теплота, выделившаяся при ударе.
По закону сохранения энергии:
\[E_k + Q = E_{k_2}\]
где \(E_{k_2}\) - кинетическая энергия мяча после удара.
По закону сохранения импульса:
\[m \cdot v_1 = m \cdot v_2\]
Учитывая, что \(v_2\) втрое меньше, чем \(v_1\), можно записать:
\[v_2 = \frac{1}{3} v_1\]
Теперь можно приступить к решению задачи:
Шаг 1: Найдем \(v_2\):
\[v_2 = \frac{1}{3} v_1\]
Шаг 2: Используем закон сохранения импульса для нахождения \(v_1\):
\[m \cdot v_1 = m \cdot v_2\]
Подставляем значение \(v_2\):
\[m \cdot v_1 = m \cdot \left(\frac{1}{3} v_1\right)\]
Упрощаем уравнение:
\[v_1 = 3v_2\]
Шаг 3: Подставим значение \(v_1\) в уравнение сохранения энергии:
\[E_k + Q = E_{k_2}\]
Подставляем значения и берем во внимание, что кинетическая энергия выражается как \(E_k = \frac{1}{2}m \cdot v^2\):
\[\frac{1}{2}m \cdot v_1^2 + Q = \frac{1}{2}m \cdot v_2^2\]
Упрощаем уравнение:
\[2Q = \frac{1}{2}m \cdot (3v_2)^2 - \frac{1}{2}m \cdot v_2^2\]
Раскрываем скобки:
\[2Q = \frac{1}{2}m \cdot 9v_2^2 - \frac{1}{2}m \cdot v_2^2\]
Упрощаем уравнение:
\[2Q = \frac{1}{2}m \cdot 8v_2^2\]
Шаг 4: Находим \(E_k\) - кинетическую энергию мяча перед ударом:
\[E_k = 2Q\]
Теперь осталось только решить уравнение, подставив известные значения.
Пожалуйста, учитывая полученные выше шаги решения, мы можем найти кинетическую энергию мяча перед ударом. Ваш ход!
Знаешь ответ?