.04 Законы сохранения в механике

Обоснование

1. Введем инерциальную систему отсчёта (ИСО) связанную с землей.

2. Пуля и брусок движутся поступательно, их размеры малы по сравнению с размерами установки, будем описывать их моделью материальной точки.

3. Система «доска-брусок-пуля» является замкнутой, т.к. плоскость гладкая, сила трения не действует. Сила реакции опоры и сила тяжести направлены по вертикали, поэтому не оказывают влияния на горизонтальную скорость. В инерциальной системе отсчета применим закон сохранения импульса при абсолютно неупругом ударе.

4. При абсолютно неупругом ударе в инерциальной системе отсчета применим закон превращения энергии.

Решение

1) Остановка бруска с пулей относительно доски произойдет в момент равенства их скоростей относительно стола. Запишем закон сохранения импульса для системы "брусок + пуля + доска":

где – скорость движения доски (системы) относительно стола после остановки бруска.
Спроецируем закон сохранения импульса на горизонтальную ось:

Таким образом равна

2) В начальном состоянии механическая энергия системы равна только кинетической энергии пули а в конечном – кинетической энергии всей системы
3) Разность кинетических энергий и будет искомое количество теплоты:

4) Найдем какая часть начальной кинетической энергии «пули» перейдёт в этой системе в теплоту

Т.е. 96.

Критерий 1

1 балл ставится если

1. Введена инерциальная система отсчета

2. Обоснована возможность применения к телу модели материальной точки

3. Обосновано применение закона сохранения импульса

4. Обосновано применение закона сохранения энергии

__________________________________________________________________________________________________________________________________

В остальных случаях ставится 0 баллов по данному критерию.

При отсутствии обоснования по данному критерию ставится 0 баллов

Критерий 2

3 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
I) Записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: формула импульса, закон сохранения импульса в векторном виде и в проекции на координатную ось, закон превращения энергии, формула кинетической энергии).

II) Описаны все вводимые буквенные обозначения величин, кроме тех, которые приведены в условии задачи или представлены в виде констант в КИМ, стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов.

III) Представлены математические образования, приводящие к верному ответу (в данном случае последовательное выражение величин с пояснением действий).

IV) Получен верный ответ.

2 балла ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Верно записаны все положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеются один или несколько из следующих недостатков:

I) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение, которые не отделены от решения и не зачёркнуты.

II) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. (Получение конечной формулы сразу, без последовательного, логического вывода. Пропуск преобразований в формулах.)

III) Отсутствуют описания вновь вводимых в решение буквенных обозначений физических величин.

IV) Ответ получен неверный или в нём допущена ошибка. (В ответе обязательно указываются единицы измерений.)

1 балл ставится если:

_________________________________________________________________________________________________________________
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Записаны только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи.

В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решении задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.

Во всех остальных случаях за задачу выставляется 0 баллов.