Номер 169, страница 30 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах - номер 169, страница 30.

Условие.

169. Если ударить молотком по большому куску стали, то молоток отскочит, а если тем же молотком ударить по куску свинца, то молоток не отскочит. Какому металлу при однократном ударе будет передано больше энергии? Кинетическую энергию молотка в момент удара о металл считать в обоих случаях одинаковой.

Решение.

Решение

Энергия, которую молоток передает металлу при ударе, равна изменению (уменьшению) кинетической энергии самого молотка. Обозначим начальную кинетическую энергию молотка непосредственно перед ударом как $E_{k1}$. По условию задачи, эта энергия одинакова в обоих случаях. Конечную кинетическую энергию молотка сразу после удара обозначим как $E_{k2}$.

Тогда энергия, переданная металлу, $\Delta E$, вычисляется по формуле: $\Delta E = E_{k1} - E_{k2}$

Рассмотрим первый случай: удар по большому куску стали.

В этом случае молоток отскакивает. Это означает, что после удара он имеет некоторую скорость, направленную в противоположную сторону, и, следовательно, обладает конечной кинетической энергией $E_{k2,сталь}$. Так как молоток движется после удара, его энергия $E_{k2,сталь} > 0$. Энергия, переданная стали, равна: $\Delta E_{сталь} = E_{k1} - E_{k2,сталь}$. Удар о сталь является упругим или частично упругим, при котором часть кинетической энергии сохраняется у молотка.

Рассмотрим второй случай: удар по куску свинца.

В этом случае молоток не отскакивает, то есть останавливается. Его конечная скорость равна нулю, а значит, и его конечная кинетическая энергия $E_{k2,свинец} = 0$. Вся начальная кинетическая энергия молотка передается свинцу (она идет на пластическую деформацию свинца и на его нагрев). Энергия, переданная свинцу, равна: $\Delta E_{свинец} = E_{k1} - E_{k2,свинец} = E_{k1} - 0 = E_{k1}$. Удар о свинец является неупругим.

Теперь сравним количество энергии, переданное каждому из металлов. Мы имеем: $\Delta E_{свинец} = E_{k1}$ $\Delta E_{сталь} = E_{k1} - E_{k2,сталь}$

Поскольку величина $E_{k2,сталь}$ положительна ($E_{k2,сталь} > 0$), то очевидно, что $\Delta E_{сталь} < E_{k1}$. Следовательно, $\Delta E_{сталь} < \Delta E_{свинец}$.

Ответ: Больше энергии при однократном ударе будет передано куску свинца.