Номер 2, страница 151 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Механика. 4. Законы сохранения. Параграф 34. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения. Вопросы - номер 2, страница 151.

Условие.

2. Какой удар считается абсолютно упругим? Приведите примеры такого удара.

Решение.

1. Какой удар является абсолютно неупругим? Приведите примеры такого удара.

Абсолютно неупругим ударом называется такое столкновение тел, в результате которого они соединяются (слипаются) и продолжают движение как единое целое. При этом их конечная скорость становится одинаковой.

Ключевые особенности абсолютно неупругого удара:

- Сохраняется импульс системы. Если система тел замкнута (не подвержена действию внешних сил), то ее суммарный импульс до столкновения равен суммарному импульсу после него. Для двух тел это выражается формулой: $m_1\vec{v}_1 + m_2\vec{v}_2 = (m_1 + m_2)\vec{u}$, где $m_1$ и $m_2$ — массы тел, $\vec{v}_1$ и $\vec{v}_2$ — их скорости до удара, а $\vec{u}$ — их общая скорость после удара.
- Не сохраняется механическая (кинетическая) энергия. Часть первоначальной кинетической энергии тел переходит в другие виды энергии, в основном во внутреннюю (тепловую), а также в энергию деформации. Потеря кинетической энергии при абсолютно неупругом ударе является максимально возможной.

Примеры абсолютно неупругого удара:
- Столкновение двух шариков из пластилина, которые слипаются.
- Сцепка железнодорожных вагонов.
- Пуля, застрявшая в куске дерева или мешке с песком.
- Падение метеорита на Землю.
- Слипание капель дождя.

Ответ: Абсолютно неупругий удар — это столкновение, после которого тела движутся как единое целое. При таком ударе сохраняется импульс системы, но не сохраняется её кинетическая энергия. Примерами являются слипание пластилиновых шаров, сцепка вагонов, застревание пули в мишени.

2. Какой удар считается абсолютно упругим? Приведите примеры такого удара.

Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором в системе взаимодействующих тел сохраняется и суммарный импульс, и суммарная кинетическая энергия. После такого столкновения тела полностью восстанавливают свою форму и размеры.

Ключевые особенности абсолютно упругого удара:

- Сохраняется импульс системы. Закон сохранения импульса выполняется так же, как и при любом столкновении в замкнутой системе: $m_1\vec{v}_1 + m_2\vec{v}_2 = m_1\vec{u}_1 + m_2\vec{u}_2$, где $\vec{u}_1$ и $\vec{u}_2$ — скорости тел после удара.
- Сохраняется кинетическая энергия системы. Суммарная кинетическая энергия тел до удара равна их суммарной кинетической энергии после удара: $\frac{m_1v_1^2}{2} + \frac{m_2v_2^2}{2} = \frac{m_1u_1^2}{2} + \frac{m_2u_2^2}{2}$. Превращения механической энергии во внутреннюю не происходит.

Абсолютно упругий удар — это физическая идеализация. В реальном мире макроскопических тел любое столкновение является в той или иной степени неупругим, так как всегда есть потери энергии на нагрев, звук и остаточную деформацию. Однако некоторые процессы можно с высокой точностью считать абсолютно упругими.

Примеры, близкие к абсолютно упругому удару:
- Столкновения атомов и молекул идеального газа.
- Столкновения элементарных частиц (например, электронов, протонов) при не слишком высоких энергиях.
- Столкновение твёрдых упругих шаров, например, бильярдных или шариков из закалённой стали (как в маятнике Ньютона).

Ответ: Абсолютно упругий удар — это столкновение, при котором сохраняются и импульс, и кинетическая энергия системы тел. Это идеализированная модель. Примерами, близкими к абсолютно упругому удару, являются столкновения молекул газа, элементарных частиц или бильярдных шаров.