Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049175

Шарики одинаковые и падают с одной высоты. Значит, перед ударом у них один и тот же запас механической энергии. Весь вопрос в том, куда этот запас делся после удара.

Первый шарик упал на глину. Она мягкая, промялась, шарик остановился и остался лежать. Ни скорости, ни высоты у него больше нет. Но энергия не исчезает, значит, вся механическая энергия перешла во внутреннюю энергию шарика и глины.

Второй ударился о камень, отскочил и был пойман на некоторой высоте. Раз он снова поднялся, значит, часть механической энергии у него сохранилась. Во внутреннюю перешла только остальная часть.

Вывод: при ударе о глину во внутреннюю энергию ушло больше. Поэтому у первого шарика она изменилась больше.

Честная оговорка. Глина мягче стали, и немалая часть энергии остаётся в ней самой. Точно поделить энергию между шариком и глиной мы тут не можем, поэтому сравниваем то, что можем: сколько механической энергии вообще превратилось во внутреннюю.

Проверим себя крайним случаем: если бы второй шарик подпрыгнул на ту же высоту, с которой упал, механическая энергия сохранилась бы вся и его внутренняя энергия не изменилась бы вовсе. Чем ниже отскок, тем ближе он к первому шарику.

И числом, чтобы понять масштаб. Для примера возьмём шарик $0{,}1$ кг и высоту $1$ м. Запас механической энергии такой:

$$E=mgh=0{,}1\cdot 10\cdot 1=1\text{ Дж}$$

Даже если весь этот джоуль останется в стальном шарике с удельной теплоёмкостью $500$ Дж/(кг·°С), он нагреется всего на

$$\Delta t=\dfrac{1}{500\cdot 0{,}1}=0{,}02\text{ }{}^\circ\text{С}$$

Рукой такой разницы не почувствуешь, поэтому задача про то, куда идёт энергия, а не про горячий шарик.