Расчет количества теплоты, выделившегося при сцепке вагонов
На сортировочной железнодорожной станции вагон массой m1 = 80 т скатывается без начальной скорости с горки высотой H = 1 м и сталкивается с другим вагоном массой m2 = 120 т, стоящим на горизонтальном участке пути. Пренебрегая трением, определите скорость u вагонов после срабатывания автосцепки. Чему равно количество теплоты Q, выделившееся при столкновении вагонов?
Решение
Шаг 1:
После срабатывания автосцепки вагоны движутся с одной скоростью как единое целое. Такое столкновение называется абсолютно неупругим. Скорость υ первого вагона до столкновения равна:
Шаг 2:
По закону сохранения импульса:
m1υ = (m1 + m2)u,
где u — скорость вагонов после сцепки. То есть:
Шаг 3:
Количество теплоты Q, выделившееся при столкновении, равно разности сумм кинетических энергий вагонов до и после столкновения:
