Номер 33, страница 7 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия и способы её изменения - номер 33, страница 7.

Условие.

33. Сначала ударили молотком по куску стали, затем так же ударили молотком по куску свинца. Какому металлу при этом было передано больше энергии? Кинетическую энергию молотка в момент удара считать в обоих случаях одинаковой.

Решение.

Решение

Количество энергии, которое молоток передает металлу, зависит от характера их взаимодействия (столкновения). Взаимодействие может быть упругим или неупругим, что определяется свойствами материала, по которому наносят удар. По условию, начальная кинетическая энергия молотка в обоих случаях одинакова.

1. Удар по куску стали. Сталь — твердый и упругий материал. При ударе по стали происходит преимущественно упругая деформация. Это означает, что после удара молоток отскочит от куска стали, сохранив значительную часть своей кинетической энергии. Энергия, переданная стали, будет равна разности начальной и конечной кинетической энергии молотка. Так как молоток отскочил, его конечная кинетическая энергия не равна нулю, и, следовательно, стали была передана только часть начальной энергии молотка.

2. Удар по куску свинца. Свинец — мягкий и пластичный материал. При ударе по свинцу происходит неупругое столкновение, сопровождающееся пластической (остаточной) деформацией — на свинце образуется вмятина. В идеальном неупругом ударе молоток после столкновения останавливается, не отскакивая. В этом случае его конечная кинетическая энергия становится равной нулю. Следовательно, почти вся начальная кинетическая энергия молотка передается свинцу, переходя в работу по его деформации и в увеличение его внутренней энергии (нагрев).

Сравним переданную энергию. Пусть начальная кинетическая энергия молотка $E_k$.

Энергия, переданная стали: $\Delta E_{\text{сталь}} = E_k - E_{k, \text{отскока от стали}}$

Энергия, переданная свинцу: $\Delta E_{\text{свинец}} = E_k - E_{k, \text{отскока от свинца}}$

Поскольку удар о сталь более упругий, чем удар о свинец, скорость отскока молотка от стали будет значительно выше, чем от свинца (где она близка к нулю). Значит, конечная кинетическая энергия молотка после удара о сталь больше, чем после удара о свинец: $E_{k, \text{отскока от стали}} > E_{k, \text{отскока от свинца}} \approx 0$.

Из этого следует, что $\Delta E_{\text{свинец}} > \Delta E_{\text{сталь}}$.

Ответ: Больше энергии было передано куску свинца.