Номер 1, страница 151 - 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 34. Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновения. 4. Законы сохранения. Механика - номер 1, страница 151.
№1 (с. 151)
Условие. №1 (с. 151)
скриншот условия

1. Какой молоток (лёгкий или тяжёлый) при ковке теряет большую часть своей энергии? Почему?
Решение. №1 (с. 151)
1. Какой молоток (лёгкий или тяжёлый) при ковке теряет большую часть своей энергии? Почему?
Решение:
При ковке большую часть (или долю) своей кинетической энергии теряет лёгкий молоток. Чтобы понять почему, рассмотрим процесс удара с точки зрения физики.
Удар молотка о заготовку на наковальне является примером неупругого столкновения. Пусть масса молотка равна $m$, а его скорость перед ударом — $v$. Масса наковальни с заготовкой — $M$. Так как наковальня значительно массивнее молотка, можно считать, что $M \gg m$. До удара наковальня покоится.
Начальная кинетическая энергия молотка определяется формулой:
$E_{к1} = \frac{mv^2}{2}$
В процессе удара выполняется закон сохранения импульса. Для абсолютно неупругого удара (когда молоток и наковальня после удара движутся как единое целое), импульс системы до удара равен импульсу после:
$mv = (m + M)u$
Здесь $u$ — общая скорость молотка и наковальни сразу после удара. Выразим эту скорость:
$u = \frac{m}{m + M}v$
Теперь найдём кинетическую энергию молотка после удара:
$E_{к2} = \frac{mu^2}{2} = \frac{m}{2} \left( \frac{m}{m + M}v \right)^2 = \left( \frac{mv^2}{2} \right) \left( \frac{m}{m + M} \right)^2 = E_{к1} \left( \frac{m}{m + M} \right)^2$
Доля кинетической энергии, которую молоток потерял, равна отношению изменения его энергии к начальной энергии:
$\eta = \frac{E_{к1} - E_{к2}}{E_{к1}} = 1 - \frac{E_{к2}}{E_{к1}} = 1 - \left( \frac{m}{m + M} \right)^2$
Проанализируем полученное выражение для двух случаев:
1. Для лёгкого молотка, масса $m$ очень мала по сравнению с массой наковальни $M$. Поэтому дробь $\frac{m}{m + M}$ очень близка к нулю. В этом случае доля потерянной энергии $\eta$ стремится к $1$ (или 100%). Это означает, что лёгкий молоток при ударе о массивное препятствие почти полностью останавливается, теряя почти всю свою кинетическую энергию.
2. Для тяжёлого молотка, масса $m$ больше. Дробь $\frac{m}{m + M}$ также увеличивается. Соответственно, её квадрат $\left( \frac{m}{m + M} \right)^2$ становится больше, а разность $1 - \left( \frac{m}{m + M} \right)^2$ — меньше. То есть тяжёлый молоток теряет меньшую долю своей начальной энергии.
Таким образом, чем меньше масса молотка по сравнению с массой наковальни, тем большую долю своей энергии он теряет.
Ответ: Большую часть своей энергии при ковке теряет лёгкий молоток. Это происходит потому, что при столкновении с гораздо более массивным телом (наковальней с заготовкой) лёгкое тело испытывает более резкое торможение, и его скорость после удара становится очень малой. Вследствие этого его конечная кинетическая энергия оказывается близкой к нулю, а значит, почти вся начальная энергия теряется.
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 1 расположенного на странице 151 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 №1 (с. 151), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.