Шар массой m свободно падает с высоты 2h и отскакивает от пола на высоту h. На сколько изменится температура шара, если половина потерянной механической энергии превращается во внутреннюю энергию шара (с - удельная теплоемкость шара )?
Шар начинает падение с нулевой кинетической энергией. Его полная энергия равна потенциальной:
[tex]\displaystyle E_1 =2mgh[/tex]
Испытывая упругий удар, шарик отскакивает и на мгновенье замирает в воздухе. В этот момент его полная энергия вновь равна потенциальной (только тело поднято на высоту h)
[tex]E_2 = mgh[/tex]
Как видим, потерянная энергия равна mgh, а внутренняя (по условию) mgh/2
Answers & Comments
Verified answer
Шар начинает падение с нулевой кинетической энергией. Его полная энергия равна потенциальной:
[tex]\displaystyle E_1 =2mgh[/tex]
Испытывая упругий удар, шарик отскакивает и на мгновенье замирает в воздухе. В этот момент его полная энергия вновь равна потенциальной (только тело поднято на высоту h)
[tex]E_2 = mgh[/tex]
Как видим, потерянная энергия равна mgh, а внутренняя (по условию) mgh/2
Внутренняя энергия идёт на нагрев тела, значит:
[tex]\displaystyle \frac{mgh}{2} = cm\Delta T[/tex]
Тогда:
[tex]\displaystyle \Delta T = \frac{mgh}{2cm}[/tex]
[tex]\displaystyle\Delta T = \frac{gh}{2c}[/tex]
C)
Если бы не было потерь энергии на деформацию и нагревание шара и опоры, то шар отскочил бы на прежнюю высоту.
Вся потерянная энергия составляет Еп1/2. Т.к. шар отскочил только на высоту h. Из этой энергии половина ушла на нагрев шара. Q=Еп1/4.
Тогда Q=mg2h/4 (четверть первоначальной энергии Еп1=2mgh перешла в тепло).
c*m*Δt=mgh/2
cΔt=gh/2
Δt=gh/(2c). С).