Вопрос школьника
Небольшая льдинка, находящаяся при температуре Т = 273 оК, полностью расплавилась при неупругом ударе о преграду. Определить долю энергии Q, пошедшую на нагревание преграды, если скорость соприкосновения была v = 2*10^3 м/с.
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать законы сохранения энергии и импульса.
Из закона сохранения импульса следует, что импульс льдинки до удара равен импульсу преграды после удара:
m_льдинки * v_льдинки = (m_льдинки + m_преграды) * v_после
где m_льдинки и v_льдинки — масса и скорость льдинки до удара, m_преграды — масса преграды, v_после — скорость преграды после удара.
Так как льдинка полностью расплавилась, то ее масса стала равной нулю, а уравнение принимает вид:
0 = m_преграды * v_после
Отсюда следует, что скорость преграды после удара равна нулю, то есть преграда остановилась.
Из закона сохранения энергии следует, что энергия, потраченная на расплавление льдинки, равна энергии, переданной преграде:
Q = m_льдинки * L
где L — удельная теплота плавления льда.
Таким образом, доля энергии, пошедшей на нагревание преграды, равна нулю, так как всю энергию, переданную льдинкой, преграда потратила на расплавление льда.
