Question

Две тележки массами m1 = 3 кг и m2 = 1 кг движутся со скоростями V1 = 2 м/с и V2 = 2 м/с навстречу друг другу. Определите количество теплоты, которое выделится при неупругом соударении тележек.

Answer 1

Во-первых, чтобы определить количество теплоты при ударе, нужно знать их общую скорость.

Чтобы знать общую скорость, нужно знать направление их общей скорости после столкновения. Чей импульс больше - в ту сторону и покатятся.

p1=m1*V1=6
p2=m2*V2=2

Следовательно, они покатятся в сторону тележки 1.

По закону сохранения импульса: импульс ДО равняется импульсу ПОСЛЕ.

Импульс ДО в векторном виде: m1V1+m2V2
Импульс ПОСЛЕ в векторном виде: (m1+m2)*Vобщ

Спроецируем на ось ОХ (ось направляем вправо - в сторону движения 1 тележки): m1V1-m2V2=(m1+m2)*Vобщ => Vобщ=(p1-p2)/(m1+m2)= 1 м/с

Теперь можно найти количество теплоты.

Q=дE (количество теплоты равняется "дельта" (то есть, разности начальной и конечной) энергии):

дE=Ek1-Ek2. Потенциальную энергию не учитываем, так как относительно земли тележки не меняли высоту.

Ek1=m1V1^2/2 + m2V2^2/2
Ek2=(m1+m2)*Vобщ^2/2

дЕ=m1V1^2/2 + m2V2^2/2 - (m1+m2)*Vобщ^2/2 = 6 Дж