Question

1.Piłka o masie 0,2 kg, spadając z wysokości 1,5 m, odbiła się od podłogi i osiągnęła wysokość 1 m. Oblicz, jaka cześć energii mechanicznej piłki została przy zderzeniu zamieniona w energię wewnętrzną. Czy znajomość masy piłki jest konieczna do udzielenia odpowiedzi na to pytanie?

2.Wylot strzykawki (bez igły) zamknięto palcem i gwałtownie przesunięto tłoczek, sprężając zawarte w strzykawce powietrze. Zinterpretuj ten proces z punktu widzenia pierwszej zasady termodynamiki.

Answer 1

Energia mechaniczna to suma energii kinetycznej i potencjalnej

Ew=Ek+Ep

W momencie opisanym w zadaniu Ek=0, zatem
Ew=Ep
Ew=m*g*h

Ep1=0,2*10*1,5=3 [(kg*m/s2)*m=J]
Ep1=3 J

Ep2=0,2*10*1=2 J

3J-2J=1J

3 J - 100%
1 J - x %

x=100:3
x=33,(3)%

W energię wewnętrzną zostało zamienionych 33,(3)% energii mechanicznej.

Znajomość masy w zasadzie nie jest konieczna

E1=m*g*h1
E2=m*g*h2

energię wewnętrzną końcową dzielimy przez początkową:

(m*g*h2):(m*g*h1)=h2/h1
Otrzymany wynik (jak zresztą widać) to stosunek Ew2 do Ew1.

Posługując się powyższym wzorem:
1/1,5=0,(6)
Energia wew. końcowa to 0,(6)Ew początkowej. Zakładając, że na początku wynosiła ona 1:

1-0,(6)=0,(3) energia zmalała o 1/3.

2. Przesunięciu tłoczka i procesowi sprężania powietrza zawartego w strzykawce towaryszyło wykonanie pewnej pracy. Energia wew. wzrosła o wartość pracy wykonanej nad tłoczkiem. Należy pamiętać jednak, że sprężaniu powietrza towarzyszy obniżenie się jego temperatury i tym samym energii wewnętrznej (dzieje się to jednak w stosunkowo bardzo małym stopniu).