Рассмотрим данную систему‚ в которой на горизонтальном гладком столе лежит длинная доска массой М 10 кг‚ на её левом конце находится деревянный брусок массой т 1 кг‚ а в брусок попадает и прилипает к нему пластилиновый снаряд массой то 200 г‚ летевший горизонтально по направлению вдоль доски со скоростью V 10 м/с.
При столкновении пули с бруском происходит упругое (поскольку пуля прилипает к бруску) и неупругое (так как прилипший снаряд сохраняет свою начальную скорость) взаимодействия между телами. На данном этапе можно использовать законы сохранения импульса и энергии.Закон сохранения импульса⁚ сумма импульсов системы тел до столкновения равна сумме импульсов системы после столкновения.Масса пули много меньше массы бруска и доски‚ поэтому после столкновения пуля с бруском сохраняет свою скорость. Поэтому можно записать уравнение⁚
М * V (т M) * V’
Где V’ ⎯ скорость бруска после столкновения.Следующим шагом рассмотрим движения бруска по шероховатой доске. Поскольку брусок не сваливается с доски‚ это говорит о наличии силы трения между бруском и доской.Для описания взаимодействия бруска и доски можно использовать закон трения скольжения. Принимая во внимание‚ что брусок движется до остановки на шероховатой доске‚ мы можем записать уравнение⁚
Fтр м * g * µ
Где Fтр ‒ сила трения скольжения между бруском и доской‚ м ‒ масса бруска‚ g ‒ ускорение свободного падения‚ а µ ‒ коэффициент трения скольжения.Теперь мы можем рассмотреть количество теплоты‚ выделяющейся в этой системе в течение всего процесса. При движении бруска по шероховатой доске‚ часть энергии будет превращаться в теплоту из-за трения.
Количество выделяющейся теплоты можно рассчитать по формуле⁚
Q Fтр * s
Где s ‒ путь‚ пройденный бруском по доске.
Описанные выше законы являются достаточными для описания взаимодействия бруска‚ доски и пули в данном случае. Они позволяют рассчитать конечную скорость бруска после столкновения и количество теплоты‚ выделяющейся в системе всего процесса.
При помощи этих законов можно дать точные значения для конкретных значений массы‚ скорости‚ коэффициента трения и пути‚ или выполнить анализ системы‚ основанный на значении этих параметров.