Värmelära, rörelsemängd, energiprincipen m.m.
Jag undrar om någon vet hur man ska tolka denna uppgift:
En glaskula som har massan 0,5 gram träffar en pappersboll som har massan 22 gram. Före träffen har glaskulan hastigheten 50 m/s. Därefter fastnar den i pappersbollen. Efter detta svänger pappersbollen i en pendelrörelse och når sitt högsta läge 65 cm. Pappersbollens temperatur skall vara oförändrad och glaskulans största temperaturökning ska bestämmas.
Denna uppgift är hämtad från en fysikbok "Heureka" men jag har skrivit om den lite.
Vet någon hur man ska tolka uppgiften?
Jag tänker så här:
Räknar först ut hastigheten som pappersbollen och glaskulan får efter träffen med rörelsemängdens bevarande
m1v1 + 0= (m1+m2) * Vefter
Jag fick hastigheten till 3,52 m/s
Sedan får man veta att den fortsätter i en pendelrörelse
Då tänkte jag Energiprincipen
mv2/2= mgh
Jag räknade ut mv2/2 och mgh separat eftersom de var olika stora Jag använd v som 3,52 dvs hastigheten efter och h var angivet i uppgiften 0,65 m
Skillnaden mellan mgh och mv2/2 gissar jag är termisk energi dvs värme som har medfört att Energiprincipen inte gäller. Jag tog differensen mellan mgh och mv2/2 och denna energi använder jag för att beräkna den största möjliga temperaturhöjningen med formeln E= m*c* delta T. Jag löste ut delta T som E/m*c och satte in glaskulans massa, Energin (differensen mellan mgh och mv2/2) samt värmekapaciteten för glas. Men jag får ett svar som inte stämmer med facit. Använder jag rätt lösningsmetod?
(Jag är inte så bra att skriva beräkningar på datorn, jag hoppas det går bra att hänga med i mitt tankesätt annars ställ fler frågor!)
Energiprincipen fungerar!
Från början finns all mekanisk energi i form av kinetisk energi hos kulan. När den träffar pappersbollen omvandlas en del av energin till värme (hos kulan). Resten blir till kinetisk energi hos kula + boll som successivt omvandlas till potentiell energi i pendeln. I vändläget står kula + boll stilla, dvs där har du enbart potentiell energi.
Hur mycket energi som blev till värme hos kulan är alltså skillnaden mellan kulans ursprungliga kinetiska energi och den potentiella energin hos kula + boll i vändläget. Sedan räknar du ut temperaturen via specifik värmekapacitet för glas precis som du redan har gjort.
Stort tack! Nu fick jag ett svar som stämde med facit. Men varför använda hastigheten 85 m/s då behöver man inte räkna med rörelsemängden? Eller är det på grund av att visa att den totala rörelseenergin är samma före och efter?
I det här fallet behöver du inte rörelsemöngden, en energibalans räcker för att lösa uppgiften.
xvCL skrev:Stort tack! Nu fick jag ett svar som stämde med facit. Men varför använda hastigheten 85 m/s då behöver man inte räkna med rörelsemängden? Eller är det på grund av att visa att den totala rörelseenergin är samma före och efter?
Hänger alltså papperskulan i ett snöre? Det står inte angivet i uppgiften, vilket gör det svårt att rita och alltså svårt att förstå vad som händer.
Kulan fastnar i pappersbollen, d v s det är en fullständiskt oelastisk stöt, så rörelseenergin bevaras inte.
När kulan har fastnat i pappersbollen är den totala mekaniska energin konstant.
Hur fick du hastigheten 85 m/s, alltså högre än kulans ursprungshastighet? Det verkar helt omöjligt.
Nej kulan hänger inte i ett snöre. Jag har skrivit om uppgiften lite men den finns i en Heureka bok fysik 1 (nyaste version). Och jag förstår att 85 m/s verkar orimligt, för det är egentligen från ett gevär!! Men min fråga är varför man använder hastigheten 85 m/s och inte hastigheten som beräknas utifrån rörelsemängdens bevarande för en fullständigt oelastisk stöt?
Kan du lägga in ett foto av ursprungsfrågan i stället för den obegripliga varaiant du har skrivit? Varför skulle papperskulan med inbäddad glaskula flytta sig uppåt, om det inte finns något snäre?
Tänker att om du tar differensen mellan den ursprungliga kinetiska energin och den potentiella energi den har i slutet. Bör du få den energi som omvandlas till värmeenergi.
Okej, tack!. Jag har svårt att ta en bild av ursprungsfrågan eftersom jag har boken digitalt. Men det handlar inte om någon papperskula med glas utan det är egentligen ett gevär som skjuter iväg en blykula som träffar en kotte och fastnar i den.
Skriv av uppgiften ord fär ord, och försök rita av bilden om det finns någon tillhörande illustration.
