Номер 2, страница 144 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 4. Законы сохранения в механике. Параграф 27. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения тел. Вопросы - номер 2, страница 144.

Условие.

2. Какие физические модели используются для описания абсолютно неупругого удара?

Решение.

Для описания абсолютно неупругого удара используются две ключевые физические модели, основанные на фундаментальных законах физики.

Во-первых, используется модель замкнутой системы и закон сохранения импульса. Удар — это очень кратковременный процесс, поэтому внешними силами (например, силой тяжести) по сравнению с огромными внутренними силами взаимодействия тел можно пренебречь. Это позволяет считать систему сталкивающихся тел замкнутой. Для такой системы выполняется закон сохранения импульса: суммарный импульс системы до удара равен суммарному импульсу после удара. Так как при абсолютно неупругом ударе тела после столкновения движутся как единое целое с общей скоростью $\vec{u}$, для двух тел с массами $m_1$ и $m_2$ и начальными скоростями $\vec{v_1}$ и $\vec{v_2}$ закон записывается в виде:
$m_1\vec{v_1} + m_2\vec{v_2} = (m_1 + m_2)\vec{u}$
Эта модель позволяет найти конечную скорость тел.

Во-вторых, используется модель, описывающая энергетические превращения, — закон сохранения и превращения энергии. При абсолютно неупругом ударе механическая энергия системы не сохраняется. Часть начальной кинетической энергии переходит в другие формы: во внутреннюю энергию (выделяется теплота $\text{Q}$), в энергию пластической деформации, в энергию звука. Потеря кинетической энергии при таком ударе является максимально возможной. Кинетическая энергия системы после удара ($E_{к, \text{после}}$) всегда меньше, чем до удара ($E_{к, \text{до}}$):
$E_{к, \text{после}} < E_{к, \text{до}}$
Эта модель позволяет рассчитать количество энергии, перешедшей из механической формы в другие, например, в тепловую: $Q = E_{к, \text{до}} - E_{к, \text{после}}$.

Ответ: Для описания абсолютно неупругого удара используются две физические модели: 1) модель замкнутой системы, для которой применяется закон сохранения импульса для нахождения конечной скорости тел; 2) модель превращения энергии, согласно которой механическая энергия не сохраняется, а ее максимальная возможная потеря превращается во внутреннюю энергию (нагрев, деформация), что описывается законом сохранения полной энергии.