Давайте разберём задачу по шагам, чтобы понять, сколько процентов кинетической энергии было потрачено на деформацию (преобразовано в внутреннюю энергию) при ударе.
Дано:
- Маса саквояжа ( m = 0{,}5, \text{кг} )
- Высота падения ( h_1 = 2, \text{м} )
- Высота подъёма после удара ( h_2 = 1{,}5, \text{м} )
Что нужно найти?
Процент энергии, которая была преобразована в внутреннюю энергию (то есть потеряна в виде повреждений, деформации и тепла).
Шаг 1. Запишем начальную и конечную потенциальную энергию
Потенциальная энергия (ПЭ) в начале (до падения):
[
PE_{\text{нач}} = m g h_1
]
После удара саквояж поднялся на высоту ( h_2 ), значит его потенциальная энергия:
[
PE_{\text{конец}} = m g h_2
]
где
- ( g \approx 9,8, \text{м/с}^2 ).
Шаг 2. Найдём разницу в потенциальной энергии
Энергия, которая «потеряна» во время удара (предположим, что она пошла на внутреннюю энергию, деформацию, тепло и т.п.):
[
\Delta E = PE_{\text{нач}} - PE_{\text{конец}} = m g (h_1 - h_2)
]
Подставим значения:
[
\Delta E = 0{,}5 \times 9{,}8 \times (2 - 1{,}5) = 0{,}5 \times 9{,}8 \times 0{,}5
]
Рассчитаем:
[
\Delta E = 0{,}5 \times 9{,}8 \times 0{,}5 = 0{,}5 \times 4{,}9 = 2{,}45, \text{джоулей}
]
Шаг 3. Найдём процент энергии, превращённой в внутреннюю энергию
Общая начальная потенциальная энергия:
[
PE_{\text{нач}} = 0{,}5 \times 9{,}8 \times 2 = 0{,}5 \times 19{,}6 = 9{,}8, \text{джоулей}
]
Доля энергии, которая ушла на внутреннюю энергию (поглощённая деформация, тепло):
[
\eta = \frac{\Delta E}{PE_{\text{нач}}} \times 100%
]
Подставим значения:
[
\eta = \frac{2{,}45}{9{,}8} \times 100% \approx 0{,}25 \times 100% = 25%
]
Ответ:
Около 25% энергии саквояж преобразовал в внутреннюю энергию в процессе удара.
Если есть вопросы по конкретным шагам или нужно подробнее объяснить, я готов помочь!
