Question

Комок снега при температуре 0оС летит со скоростью 20 м/с и неупруго ударяется о кирпичную стену. Сколько граммов воды образуется при ударе, если начальная масса снега 100 г ?

Answer 1

80 г наверное..........

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.

1. Сначала найдем скорость снега после удара о кирпичную стену. Поскольку удар неупругий, то сумма импульсов до удара и после удара останется постоянной:

m1 * v1 = (m1 + m2) * v2,

где m1 - масса снега до удара (100 г), v1 - начальная скорость снега (20 м/с), m2 - масса воды, которая образуется при ударе (нам нужно найти эту величину), v2 - скорость снега после удара.

2. Теперь мы можем использовать закон сохранения энергии. При ударе происходит превращение кинетической энергии снега во внутреннюю энергию воды и, возможно, в другие формы энергии. Мы можем записать:

1/2 * m1 * v1^2 = U,

где U - внутренняя энергия воды и другие потери энергии.

3. Теперь давайте найдем внутреннюю энергию воды. Масса воды (m2) будет равна массе снега (m1) после удара, так как снег полностью превращается в воду. Тогда:

U = 1/2 * m2 * v2^2.

4. Мы также знаем, что внутренняя энергия воды связана с ее массой и изменением температуры через теплоемкость. Теплоемкость воды равна примерно 4,186 Дж/(г*°C). Пусть ΔT - изменение температуры воды от 0°C до температуры замерзания (0°C):

U = m2 * c * ΔT,

где c - теплоемкость воды.

5. Теперь мы можем объединить все уравнения:

1/2 * m1 * v1^2 = m2 * c * ΔT.

6. Решим это уравнение относительно m2 (массы воды):

m2 = (1/2 * m1 * v1^2) / (c * ΔT).

Подставим известные значения:

m1 = 100 г, v1 = 20 м/с, c = 4,186 Дж/(г*°C), ΔT = 0°C (вода замерзает при 0°C).

m2 = (1/2 * 100 г * (20 м/с)^2) / (4,186 Дж/(г*°C) * 0°C) = (1/2 * 100 г * 400 м^2/с^2) / 0 = (20000 г * м^2/с^2) / 0 = бесконечность.

Из этого следует, что масса воды, образующейся при ударе, будет бесконечно большой, что, конечно же, физически невозможно.

Эта задача не имеет физического решения, потому что она противоречит законам сохранения энергии и импульса. Удар снега о кирпичную стену при таких условиях привел бы к разрушительным последствиям и образованию воды с невероятно большой массой, что нереалистично.