С какой долей первоначальной механической энергии этих вагонов перейдет во внутреннюю энергию после их сцепки? Ответить

Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо знать первоначальную механическую энергию вагонов и внутреннюю энергию, которая образуется после их сцепки. Давайте разберемся пошагово.

Первоначальная механическая энергия системы – это энергия, которая связана с движением и положением вагонов относительно земли. Она определяется формулой:

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

где \(E_m\) - механическая энергия, \(m\) - масса вагонов и \(v\) - скорость вагонов.

Когда вагоны сцепляются, происходит переход части механической энергии во внутреннюю энергию системы. Внутренняя энергия является энергией, связанной с внутренними движениями молекул и атомов вагонов.

Так как система вагонов закрытая (не воздействуют внешние силы), то механическая энергия должна сохраняться. Поэтому, сумма механической и внутренней энергии после сцепки должна быть равна первоначальной механической энергии.

Таким образом, доля механической энергии, которая перейдет во внутреннюю энергию после сцепки, будет равна:

\[\text{Доля} = \frac{\text{Внутренняя энергия}}{\text{Первоначальная механическая энергия}}\]

Теперь у нас остается расcчитать внутреннюю энергию системы.

Скорость после сцепки будет такой же для обоих вагонов, так как они сцеплены и движутся вместе. Используя закон сохранения импульса, можно записать:

\(m_1 v_1 + m_2 v_2 = (m_1 + m_2) v_f\),

где \(m_1\) и \(m_2\) - массы первого и второго вагонов соответственно, \(v_1\) и \(v_2\) - их первоначальные скорости, а \(v_f\) - конечная скорость после сцепки.

После сцепки вагонов, образуется одна система с общей массой \(m = m_1 + m_2\) и конечной скоростью \(v_f\). Тогда внутренняя энергия системы может быть рассчитана так:

\[E_i = \frac{1}{2} m v_f^2\]

Теперь у нас есть выражения для первоначальной механической энергии (\(E_m\)) и внутренней энергии после сцепки (\(E_i\)), и мы можем найти долю:

\[\text{Доля} = \frac{E_i}{E_m} \times 100\]

Вычислив числовые значения массы вагонов (\(m_1\) и \(m_2\)), первоначальную скорость (\(v_1\) и \(v_2\)) и конечную скорость после сцепки (\(v_f\)), мы можем получить конкретный числовой ответ.