РУҚА
21

Решение: Теплота при неупругом столкновении

ОГЭ · Физика · Задание 21 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИA5E55DРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Шар массой $2\ \text{кг}$, движущийся со скоростью $4\ \text{м/с}$, соударяется с шаром массой $3\ \text{кг}$, движущимся ему навстречу по той же прямой со скоростью $4\ \text{м/с}$. После удара шары движутся как одно целое. Определите, какое количество теплоты выделилось в результате соударения.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

Выберем положительное направление в сторону движения шара массой $2\ \text{кг}$. Тогда скорость второго шара направлена противоположно: $v_2=-4\ \text{м/с}$.

2

По закону сохранения импульса найдём общую скорость шаров после соударения:

$$m_1v_1+m_2v_2=(m_1+m_2)V$$
3

Подставим значения:

$$V=\frac{2\cdot4+3\cdot(-4)}{2+3}=\frac{-4}{5}=-0{,}8\ \text{м/с}$$
4

Начальная кинетическая энергия системы равна:

$$E_{\text{к, нач}}=\frac{m_1v_1^2}{2}+\frac{m_2v_2^2}{2}=\frac{2\cdot4^2}{2}+\frac{3\cdot4^2}{2}=40\ \text{Дж}$$
5

После удара кинетическая энергия слипшихся шаров равна:

$$E_{\text{к, кон}}=\frac{(m_1+m_2)V^2}{2}=\frac{5\cdot0{,}8^2}{2}=1{,}6\ \text{Дж}$$

Уменьшение механической энергии перешло во внутреннюю энергию шаров и окружающей среды, поэтому количество выделившейся теплоты равно:

$$Q=E_{\text{к, нач}}-E_{\text{к, кон}}=40-1{,}6=38{,}4\ \text{Дж}$$
Ответ

Количество выделившейся теплоты: $Q=38{,}4\ \text{Дж}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать противоположные направления движения шаров при записи закона сохранения импульса.

Использовать сумму, а не разность начальной и конечной кинетических энергий.

Считать, что после удара кинетическая энергия сохраняется, хотя шары движутся как одно целое.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 138 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 139 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.