Номер 5, страница 20, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 8. Изменение внутренней энергии термодинамической системы в результате совершения работы - номер 5, страница 20.

Условие.

5. Определите изменение внутренней энергии термодинамической системы, состоящей из снежка и стены, если снежок прилип к стене в результате удара о неё. Масса снежка $m = 100 \text{ г}$. Модуль скорости снежка перед ударом был равен $v = 3 \text{ м/с}$.

Ответ: _________.

Решение.

Дано:

Масса снежка, $m = 100$ г
Скорость снежка, $v = 3$ м/с

$m = 100 \cdot 10^{-3} \text{ кг} = 0.1 \text{ кг}$

Найти:

Изменение внутренней энергии, $\Delta U$ - ?

Решение:

Термодинамическая система состоит из снежка и стены. Когда снежок ударяется о стену и прилипает к ней, происходит абсолютно неупругий удар. В соответствии с законом сохранения энергии, механическая энергия системы (в данном случае, кинетическая энергия снежка) переходит во внутреннюю энергию. Изменение потенциальной энергии снежка за время удара пренебрежимо мало.

Таким образом, изменение внутренней энергии системы $\Delta U$ равно потере ее механической энергии. До удара механическая энергия системы была равна кинетической энергии снежка $E_k$.

Кинетическая энергия снежка перед ударом рассчитывается по формуле:

$E_k = \frac{mv^2}{2}$

После удара снежок останавливается, его скорость становится равной нулю. Следовательно, конечная кинетическая энергия системы равна нулю.

Изменение внутренней энергии системы равно начальной кинетической энергии снежка:

$\Delta U = E_k = \frac{mv^2}{2}$

Подставим данные из условия задачи, предварительно переведя массу в систему СИ:

$\Delta U = \frac{0.1 \text{ кг} \cdot (3 \text{ м/с})^2}{2} = \frac{0.1 \cdot 9}{2} = \frac{0.9}{2} = 0.45 \text{ Дж}$

Ответ: изменение внутренней энергии системы составляет $0.45 \text{ Дж}$.