Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4814
2017-11-06 
Шарик, подвешенный к невесомой пружине жесткостью $k$, погружен в жидкость. Плотность материала шарика $\rho$ больше, чем плотность жидкости $\rho_{ж}$. Вначале шарик удерживают в таком положении, что пружина недеформирована, затем отпускают. Какое количество теплоты выделится в системе к тому моменту, когда колебания шарика прекратятся и он остановится. Объем шарика $V$.
Решение:
Это простая задача и решается она на основании закона сохранения энергии. При перемещении шарика из начального а в конечное положение б (см. рис.) его потенциальная энергия уменьшается на величину $\rho Vgh$. За счет этого увеличивается энергия пружины на величину $\frac{kh^{2}}{2}$, потенциальная энергия жидкости на $\rho_{ж}Vgh$ и часть энергии переходит в тепло $Q$. Здесь $k$ — жесткость пружины, $h$ — величина ее растяжения, $V$ — объем шарика.
$\rho V gh = \frac{kh^{2}}{2} + \rho_{ж}Vgh + Q$. (1)
Из условия равновесия шарика на пружине имеем: $kh = ( \rho - \rho_{ж}) gV$, откуда выражая величину $h$ и подставляя в (1), получим для искомой теплоты:
$Q = \frac{g^{2}V^{2}}{2k} ( \rho - \rho_{ж})^{2}$.
Шарик, подвешенный к невесомой пружине жесткостью $k$, погружен в жидкость. Плотность материала шарика $\rho$ больше, чем плотность жидкости $\rho_{ж}$. Вначале шарик удерживают в таком положении, что пружина недеформирована, затем отпускают. Какое количество теплоты выделится в системе к тому моменту, когда колебания шарика прекратятся и он остановится. Объем шарика $V$.
Решение:
Это простая задача и решается она на основании закона сохранения энергии. При перемещении шарика из начального а в конечное положение б (см. рис.) его потенциальная энергия уменьшается на величину $\rho Vgh$. За счет этого увеличивается энергия пружины на величину $\frac{kh^{2}}{2}$, потенциальная энергия жидкости на $\rho_{ж}Vgh$ и часть энергии переходит в тепло $Q$. Здесь $k$ — жесткость пружины, $h$ — величина ее растяжения, $V$ — объем шарика.
$\rho V gh = \frac{kh^{2}}{2} + \rho_{ж}Vgh + Q$. (1)
Из условия равновесия шарика на пружине имеем: $kh = ( \rho - \rho_{ж}) gV$, откуда выражая величину $h$ и подставляя в (1), получим для искомой теплоты:
$Q = \frac{g^{2}V^{2}}{2k} ( \rho - \rho_{ж})^{2}$.
