Номер 14.5, страница 34 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тепловые явления - номер 14.5, страница 34.

Условие.

Задание 14.5. Пуля массой 10 г подлетает к деревянному щиту со скоростью $500 \frac{\text{м}}{\text{с}}$ и застревает в нём. Как изменяется при этом взаимодействии полная энергия и внутренняя энергия изолированной системы тел (щита и пули)?

Решение.

Дано:

Масса пули, $m = 10 \text{ г}$

Скорость пули, $v = 500 \frac{\text{м}}{\text{с}}$

Система тел "щит и пуля" является изолированной.

СИ:

$m = 10 \cdot 10^{-3} \text{ кг} = 0.01 \text{ кг}$

Найти:

Как изменяются полная энергия и внутренняя энергия системы?

Решение:

Рассмотрим систему тел, состоящую из пули и щита. По условию задачи, эта система является изолированной. Это означает, что она не обменивается энергией и импульсом с окружающей средой.

Полная энергия

Согласно фундаментальному закону сохранения энергии, полная энергия любой изолированной системы остается постоянной (сохраняется) при любых процессах, происходящих внутри этой системы. Полная энергия является суммой всех видов энергии, которыми обладают тела системы (механической, внутренней и т. д.). Взаимодействие пули и щита — это внутренний процесс для рассматриваемой системы. Следовательно, полная энергия системы "щит и пуля" не изменяется.

Внутренняя энергия

Взаимодействие пули со щитом, при котором она застревает в нём, является абсолютно неупругим ударом. При неупругих ударах механическая энергия системы не сохраняется. До столкновения система обладала механической энергией, равной кинетической энергии пули $E_{к} = \frac{mv^2}{2}$ (щит считаем неподвижным). В процессе проникновения пули в щит силы трения и сопротивления совершают работу. Эта работа приводит к деформации и нагреванию пули и материала щита. Нагрев и деформация являются проявлениями увеличения внутренней энергии системы.

Поскольку полная энергия системы сохраняется ($E_{полн} = E_{мех} + U = \text{const}$), а механическая энергия ($E_{мех}$) уменьшается из-за неупругого взаимодействия, то это уменьшение должно быть скомпенсировано увеличением внутренней энергии ($\text{U}$). Таким образом, внутренняя энергия системы "щит и пуля" увеличивается.

Ответ:

Полная энергия изолированной системы "щит и пуля" не изменяется. Внутренняя энергия системы увеличивается.