Количество… — Задание Физика 8 Класс №00049241

Шарики одинаковые и падают с одной высоты, поэтому стартовый запас энергии у них один и тот же. Посмотрим, куда этот запас уходит.

Пока шарик падает, высота уменьшается, а скорость растёт: потенциальная энергия переходит в кинетическую. До удара оба случая одинаковы.

Первый шарик застревает в грунте и останавливается. Механической энергии у него не остаётся совсем. По закону сохранения энергии она вся перешла во внутреннюю энергию шарика и грунта: они нагрелись.

Второй шарик ударился о камень и подлетел вверх. Значит, после удара у него снова есть кинетическая энергия, а на высоте, где его поймали, она стала потенциальной. Во внутреннюю энергию шарика и камня перешла только разность между начальной энергией и той, что осталась.

Вывод школьной модели: первый шарик нагрелся больше, ведь во внутреннюю энергию перешло больше механической. Честная оговорка: эта энергия делится между шариком и тем, обо что он ударился, а как именно, условие не говорит. Мы считаем доли похожими.

Проверим себя числом: пусть высота $5$ м. Если бы вся энергия падения досталась самому шарику, то $mgh=cm\Delta t$, откуда

$$\Delta t=\dfrac{gh}{c}=\dfrac{10\cdot 5}{460}\approx 0{,}1\ {}^\circ\text{С}.$$

Высота $5$ м взята для примера, а $460$ Дж/(кг·°С) — удельная теплоёмкость железа. Нагрев есть, но очень маленький, поэтому разницу между шариками рукой не почувствуешь.