Юный техник 1971-06, страница 43
КЛУБ «XYZ» Клуб ведут преподаватели, аспиранты и старшекурсники МФТИ. X — знания, Y — труд, Z — смекалка Сегодня мы публикуем статью специально для десятиклассников Через один-два месяца многие из них начнут сдавать вступительные экзамены в институты. Им, безусловно, интересно узнать о тех ошибках, которые делали в прошлом году абитуриенты, сдавая экзамен по физике. Обо всех мы, конечно, рассказать не можем. Но есть наиболее распространенные ошибки, которые повторяются чуть ли не из года в год. О них наш рассказ. В. БЕЛОНУЧКИН, физин ЭНЕРГИЯ-ХОРОШО, А ИМПУЛЬС-ЛУЧШЕ Из школьного курса физики нам известны закон сохранения энергии и закон сохранения импульса (количества движения). Часто достаточно воспользоваться одним из них, чтобы решить задачу. Но если решать на основе обоих законов, а ответы получаются разными? Чему верить тогда? Нельзя, конечно, принимать всерьез заголовок статьи и отдавать предпочтение одному закону. Однако на практике поступают именно так: предпочтение отдается закону сохранения энергии. При этом забывают о том, что энергия может переходить из одной формы в другую. Мы с вами не на экзамене, у нас достаточно времени, и поэтому попробуем каждую задачу решить дважды, а затем разобраться, где правда. Тело весом М под действием пружины совершает колебания на гладком столе. В момент, когда тело проходит положение равновесия, на него сверху падает и прилипает к нему кусок пластилина массы ш. Как изменится амплитуда колебаний? Первый вариант решения. Кусок пластилина падает вертикально, поэтому движение в горизонтальном направлении не изменится, иными словами, энергия тела с пластилином равна энергии тела перед ударом. При наибольшем отклонении от положения равновесия вся энергия переходит в энергию растянутой пружины: по-видимому, амплитуда колебаний не изменится. Второй вариант. После прилипания пластилина масса колеблющегося тела возросла м + ш в —~— раз, количество движения не изменилось, скорость упала во столько же м + ш раз, во сколько возросла масса. Получаем уменьшение энергии в м Раз' неР гия деформированной пружины пропорциональна квадрату деформации, следовательно, амплитуда колебаний уменьшится в 1/ м + m— раз. Г М Ясно, что по крайней мере одно решение неверно. Какое же? Сохраняется то, что никому не отдается. Кому может отдать свой импульс колеблющееся тело? Только пластилину. Значит, в системе М + ш импульс должен сохраниться. При этом мы имеем в виду, конечно, только горизонтальную составляющую импульса, вертикальная составляющая из-за взаимодействия со столом изменяется. Она обращается в нуль. А почему не должна сохраниться энергия горизонтального движения? Потому что нет закона сохранения данной формы энергии, есть только закон сохранения и превращения энергии. В частности, в рассматриваемом случае, часть кинетической энергии соударяющихся тел переходит в тепло. В эту часть входит вся кинетическая энергия куска пластилина и некоторая доля энергии тела. Энергия может и не «утечь» из системы, не быть переданной другим телам, и тем не менее количество данного вида энергии может измениться. 11 |
