Номер 7, страница 152 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Творческие задания. Параграф 34. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения. 4. Законы сохранения. Механика - номер 7, страница 152.

Условие.

7. Возникают ли в жизни человека ситуации, когда он становится участником абсолютно упругих или абсолютно неупругих столкновений? Приведите примеры.

Решение.

В жизни человека ситуации, которые можно было бы назвать абсолютно упругими столкновениями, в строгом физическом смысле не возникают, так как это идеализированная модель. Однако ситуации, являющиеся абсолютно неупругими столкновениями, происходят постоянно.

Абсолютно упругие столкновения

Абсолютно упругим называется столкновение, при котором в системе взаимодействующих тел сохраняется как полный импульс, так и полная кинетическая энергия. Это означает, что механическая энергия не переходит в другие формы, такие как тепло или звук.

Закон сохранения импульса: $ \sum \vec{p}_{до} = \sum \vec{p}_{после} $

Закон сохранения кинетической энергии: $ \sum E_{к, до} = \sum E_{к, после} $

В реальном мире при любом столкновении макроскопических тел, особенно с участием человека, часть кинетической энергии неизбежно теряется. Она преобразуется в тепловую энергию (нагрев тел), в энергию звуковых волн, а также расходуется на необратимую деформацию. Человеческое тело мягкое и не является упругим, поэтому столкновения с его участием не могут быть абсолютно упругими.

Можно найти лишь очень далекие приближения. Например, когда человек подпрыгивает на батуте, большая часть механической энергии сохраняется, позволяя совершать несколько прыжков. Однако это взаимодействие не является абсолютно упругим, так как энергия постепенно теряется на нагрев полотна батута, сопротивление воздуха и звук.

Ответ: Нет, в жизни человека не возникают ситуации, когда он становится участником абсолютно упругих столкновений в строгом физическом понимании. Это идеализированная модель, и любое реальное столкновение с участием человека сопровождается потерей части кинетической энергии.

Абсолютно неупругие столкновения

Абсолютно неупругим называется столкновение, в результате которого тела объединяются (слипаются) и продолжают двигаться как единое целое с общей скоростью. При таком столкновении сохраняется полный импульс системы, но часть кинетической энергии переходит во внутреннюю энергию (нагрев, деформация). Потеря кинетической энергии в этом случае является максимально возможной.

Закон сохранения импульса: $ m_1\vec{v}_1 + m_2\vec{v}_2 = (m_1+m_2)\vec{u} $, где $ \vec{u} $ — общая скорость тел после столкновения.

Изменение кинетической энергии: $ \Delta E_к < 0 $

Такие ситуации очень часто встречаются в повседневной жизни человека.

Примеры:

1. Человек ловит мяч: после того как мяч пойман, рука человека и мяч движутся вместе (или останавливаются). Кинетическая энергия мяча переходит в тепло и энергию деформации руки.

2. Человек запрыгивает на движущийся скейтборд: после прыжка человек и скейтборд движутся вместе как единое целое с новой общей скоростью.

3. Объятия: два бегущих навстречу друг другу человека сталкиваются и обнимаются, после чего они либо останавливаются, либо движутся вместе в одном направлении.

4. Прыжок в воду или сугроб: человек (тело 1) прыгает и после входа в среду (вода/снег, тело 2) движется вместе с некоторой массой этой среды до полной остановки.

Ответ: Да, в жизни человека постоянно возникают ситуации, которые можно описать как абсолютно неупругие столкновения. Например, когда человек ловит какой-либо предмет, запрыгивает на движущуюся платформу, сталкивается с другим человеком в спорте (например, в американском футболе) или просто прыгает в сугроб.