Законы Сохранения — Задание 5 ЕГЭ по физике №00014971

Идея

Тела слиплись — значит, удар абсолютно неупругий. В таком ударе всегда сохраняется импульс (внешних горизонтальных сил нет, поверхность гладкая), а вот механическая энергия частично уходит в тепло. Сначала найдём общую скорость после удара, дальше проверим каждое утверждение.

Скорость после удара

Закон сохранения импульса: до удара движется только шарик. $m_2 v = (m_1+m_2)u$, откуда $u = \dfrac{m_2 v}{m_1+m_2} = \dfrac{0{,}2\cdot 2}{0{,}1+0{,}2} = \dfrac{0{,}4}{0{,}3} \approx 1{,}33$ м/с.

Проверяем утверждения

1) Скорость после удара $\approx 1{,}33$ м/с, а не $2$ м/с. Неверно.

2) Кинетическая энергия шарика до удара: $E_k=\dfrac{m_2 v^2}{2}=\dfrac{0{,}2\cdot 2^2}{2}=0{,}4$ Дж. Верно.

3) Энергия после удара: $\dfrac{(m_1+m_2)u^2}{2}=\dfrac{0{,}3\cdot 1{,}33^2}{2}\approx 0{,}27$ Дж — это меньше начальных $0{,}4$ Дж, энергия уменьшилась. Верно.

4) При неупругом ударе как раз и выделяется теплота (как раз те «потерянные» $\approx 0{,}13$ Дж). Утверждение, что теплота не выделяется, неверно.

5) Брусок до удара стоял (импульс $0$), а после движется со скоростью $u$, его импульс стал $m_1 u\neq 0$. Импульс изменился. Неверно.