Номер 803, страница 88 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 33. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах - номер 803, страница 88.

Решение.

Почему шарик не поднялся на прежнюю высоту?

Шарик не поднялся на прежнюю высоту, потому что его столкновение с каменной плитой является неупругим. При неупругом ударе часть механической энергии шарика (которая в верхних точках траектории равна потенциальной энергии) превращается в другие виды энергии. В основном это внутренняя энергия (происходит нагревание шарика и плиты в месте удара) и энергия звуковых волн. Поскольку полная механическая энергия шарика после отскока уменьшается из-за этих потерь, он не может подняться на исходную высоту. Для подъема на ту же высоту ему потребовалось бы сохранить всю свою механическую энергию, что возможно только при абсолютно упругом ударе.

Ответ: Шарик не поднялся на прежнюю высоту из-за потерь механической энергии при неупругом ударе о плиту, в результате которого часть энергии перешла во внутреннюю энергию (теплоту) и звук.

Какое количество механической энергии превратилось во внутреннюю энергию шарика и плиты?

Дано:

Масса шарика, $m = 50$ г
Начальная высота, $h_1 = 1,5$ м
Высота после отскока, $h_2 = 1,2$ м
Ускорение свободного падения, $g \approx 9,8$ Н/кг

$m = 50 \text{ г} = 0,05 \text{ кг}$

Найти:

Количество механической энергии, превратившееся во внутреннюю энергию, $\Delta E$ - ?

Решение:

Количество механической энергии, которое превратилось во внутреннюю, равно разности начальной и конечной механической энергии шарика. В начальный момент (на высоте $h_1$) и в конечный момент (на максимальной высоте подъема $h_2$) скорость шарика равна нулю, поэтому его механическая энергия равна его потенциальной энергии.

Начальная механическая энергия шарика:

$E_1 = E_{p1} = mgh_1$

Конечная механическая энергия шарика после отскока:

$E_2 = E_{p2} = mgh_2$

По закону сохранения энергии, потерянная механическая энергия $\Delta E$ перешла во внутреннюю энергию шарика и плиты:

$\Delta E = E_1 - E_2 = mgh_1 - mgh_2 = mg(h_1 - h_2)$

Подставим числовые значения в формулу:

$\Delta E = 0,05 \text{ кг} \cdot 9,8 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} \cdot (1,5 \text{ м} - 1,2 \text{ м}) = 0,49 \frac{\text{Н}}{\text{кг}} \cdot 0,3 \text{ м} = 0,147 \text{ Дж}$

Ответ: Во внутреннюю энергию шарика и плиты превратилось 0,147 Дж механической энергии.