85. две лодки массами m1 и m2 идут параллельными курсами со скоростями υ1 и υ2. когда лодки оказываются рядом, из каждой лодки в другую перекладывается мешок массы m, после чего лодки продолжают двигаться параллельными курсами, но со скоростями u1 и u2. определить скорость u1, если m1=250кг; m2=370кг; υ1=+1,6м/с; u2=+2,1м/с; m=32кг.
Рассуждая логически понятно что кинетическая энергия - это энергия движущегося тела: E= mυ² Значит энергия зависит от скорости и массы. По условию сказано что скорости одинаковы, значит в нашем случае энергия зависит только от массы. Одинаковые размеры шаров говорят нам о том, что равны их объемы. Сравним их плотности: свинец - 11300, стекло - 1200, дерево - от 400 до 1300 в зависимости от породы. Формула для вычисления массы: m=ρv Раз объем одинаков, то масса больше у того, у которого больше плотность, а следовательно у него же и больше кинетическая энергия. Из представленных материалов наибольшей плотность обладает свинец, значит у него и энергия максимальная.
При соединении шариков через сопротивление, они начнут перезаряжаться до определённого значения напряжения(одинакого друг для друга), при этом будет протекать переменный ток и нагревать резистор .
По ЗСЭ , где W0 - суммарная энергия шариков в начальный момент времени, W_2 - после установления равновесия в цепи, A - работа источника тока,равная нулю. Отсюда следует,что
1.
2. В момент установления равновесия напряжение на шарах будет одинаковое,ток в цепи прекратится. По закону сохранения заряда имеем : , где U- напряжение на шарах в момент равновесия.
3. Суммарная энергия шаров в момент равновесия 4. Q = Дж
v1 (m1 + m) + v2 (m2 + m) = u1 (m1 + m) + u2 (m2 + m).
отсюда находим, что:
u1 = v1 + ( ((m2 + m) (v2 - u2)) / (m1 + m) ).
для нахождения скорости v2 рассмотрим момент передачи мешков (допустим, для перекладывания мешков они остановились):
m1 v1 = m2 v2,
v2 = m1 v1 / m2.
подставляя выражение для v2 в u1, находим:
u1 ≈ 0,15 м/с