Номер 5, страница 118 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задачи. Параграф 26. Импульс материальной точки. 4. Законы сохранения. Механика - номер 5, страница 118.
№5 (с. 118)
Условие. №5 (с. 118)
скриншот условия

5. Молекула газа массой $\text{m}$ упруго ударяется о стенку сосуда, двигаясь со скоростью $\text{v}$, составляющей угол $\alpha$ с перпендикуляром к стенке. Какой импульс и в каком направлении сообщает молекула стенке?
Решение. №5 (с. 118)
Дано:
Масса молекулы: $m$
Скорость молекулы: $v$
Угол с перпендикуляром к стенке: $\alpha$
Соударение: упругое
Все данные представлены в общем виде, перевод в СИ не требуется.
Найти:
Импульс, сообщаемый стенке, $\Delta \vec{p}_{стенки}$ (величину и направление).
Решение:
Импульс, который молекула сообщает стенке, по закону сохранения импульса (и по третьему закону Ньютона) равен по модулю и противоположен по направлению изменению импульса самой молекулы:
$\Delta \vec{p}_{стенки} = - \Delta \vec{p}_{молекулы}$
Изменение импульса молекулы равно разности её конечного и начального импульсов:
$\Delta \vec{p}_{молекулы} = \vec{p}_{2} - \vec{p}_{1} = m\vec{v}_{2} - m\vec{v}_{1}$
Для решения задачи введём систему координат. Направим ось $Ox$ перпендикулярно стенке (по нормали к ней) в сторону от стенки, а ось $Oy$ — параллельно стенке.
Вектор начальной скорости молекулы $\vec{v}_{1}$ составляет угол $\alpha$ с осью $Ox$. Его проекции на оси координат будут:
$v_{1x} = -v \cos\alpha$ (знак "минус", так как молекула движется к стенке, против оси $Ox$)
$v_{1y} = v \sin\alpha$
Соответственно, проекции начального импульса молекулы:
$p_{1x} = -mv \cos\alpha$
$p_{1y} = mv \sin\alpha$
Поскольку удар упругий, кинетическая энергия молекулы сохраняется, а значит, модуль её скорости не изменяется ($|\vec{v}_{1}| = |\vec{v}_{2}| = v$). При упругом ударе о неподвижную массивную стенку составляющая скорости, параллельная стенке ($v_y$), не меняется, а составляющая, перпендикулярная стенке ($v_x$), меняет свой знак на противоположный.
Проекции конечной скорости $\vec{v}_{2}$ на оси координат:
$v_{2x} = v \cos\alpha$
$v_{2y} = v \sin\alpha$
Проекции конечного импульса молекулы:
$p_{2x} = mv \cos\alpha$
$p_{2y} = mv \sin\alpha$
Теперь найдем проекции вектора изменения импульса молекулы:
$\Delta p_{молекулы, x} = p_{2x} - p_{1x} = mv \cos\alpha - (-mv \cos\alpha) = 2mv \cos\alpha$
$\Delta p_{молекулы, y} = p_{2y} - p_{1y} = mv \sin\alpha - mv \sin\alpha = 0$
Таким образом, вектор изменения импульса молекулы $\Delta \vec{p}_{молекулы}$ направлен вдоль оси $Ox$, то есть перпендикулярно стенке, от неё. Его модуль равен $2mv \cos\alpha$.
Импульс, сообщенный стенке, $\Delta \vec{p}_{стенки}$, направлен в противоположную сторону, то есть против оси $Ox$ (вглубь стенки), а его модуль равен модулю изменения импульса молекулы:
$|\Delta \vec{p}_{стенки}| = |\Delta \vec{p}_{молекулы}| = 2mv \cos\alpha$
Ответ:
Молекула сообщает стенке импульс, равный по модулю $2mv \cos\alpha$ и направленный перпендикулярно поверхности стенки в сторону стенки.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 5 расположенного на странице 118 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №5 (с. 118), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.