Тело массой 1 кг, движущееся со скоростью 1 м/c, неупруго ударяется с телом 8 кг, движущимся со скоростью 7м/c в том же направлении. Определить количество теплоты, выделившееся в результате удара.
2)Лазерный излучатель имеет мощность 27 мВт. Определить количество фотонов, испускаемых лазером за 14c, если длина волны излучения составляет 448 нм. (в поле ответа ввести число, умноженное на 10e-14)
1) Для решения данной задачи мы можем использовать законы сохранения импульса и кинетической энергии.
Согласно закону сохранения импульса, сумма импульсов перед ударом должна быть равна сумме импульсов после удара. Мы можем записать это в виде уравнения:
m1 * v1 + m2 * v2 = (m1 + m2) * v
где m1 и v1 - масса и скорость первого тела перед ударом, m2 и v2 - масса и скорость второго тела перед ударом, (m1 + m2) и v - масса и скорость тела после удара.
Подставляем известные значения:
1кг * 1м/c + 8кг * 7м/c = (1кг + 8кг) * v
1кг * 1м/c + 56кг * м/с = 9кг * v
1м/c + 56м/с = 9 * v
57м/с = 9 * v
v = 57м/с / 9
v = 6,33м/c
Теперь, когда мы нашли скорость тела после удара, можем рассчитать изменение кинетической энергии. Формула для этого:
ΔK = (m * v^2) / 2
где ΔK - изменение кинетической энергии, m - масса тела, v - скорость тела.
ΔK = (9кг * (6,33м/c)^2) / 2
ΔK = (9 * 40,0889) / 2
ΔK = 180,8 Дж
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в результате удара, равно 180,8 Дж.
2) Для решения данной задачи нам нужно определить количество энергии, выделяемое лазерным излучателем, а затем разделить его на энергию одного фотона.
Мощность лазерного излучателя дана в милливаттах (мВт), поэтому сначала нужно перевести ее в ватты (Вт):
27 мВт = 27 * 10e-3 Вт
Теперь можно найти количество энергии, выделяемое за 14 секунд:
E = P * t
E = 27 * 10e-3 Вт * 14 с = 0,378 Вт * с
Для нахождения количества фотонов мы должны знать, что энергия одного фотона (Eф) связана с его частотой (f) следующим образом:
Eф = h * f
где h - постоянная Планка, равная 6,63 * 10e-34 Дж * с, f - частота излучения.
Длина волны (λ) обратно пропорциональна частоте, поэтому мы можем использовать следующую формулу связи между длиной волны и частотой:
c = λ * f
где c - скорость света.
Известно, что скорость света равна приблизительно 3 * 10e8 м/с, а длина волны излучения составляет 448 нм, что равно 448 * 10e-9 метра.
Мы можем использовать это для нахождения частоты:
3 * 10e8 м/с = 448 * 10e-9 м * f
f = (3 * 10e8 м/с) / (448 * 10e-9 м)
f = 6,696 * 10e14 Гц
Теперь мы можем найти энергию одного фотона:
Eф = 6,63 * 10e-34 Дж * с * 6,696 * 10e14 Гц
Eф = 4,439728 * 10e-19 Дж
И наконец, чтобы определить количество фотонов, мы должны разделить общее количество энергии на энергию одного фотона:
Количество фотонов = E / Eф
Количество фотонов = 0,378 Вт * с / (4,439728 * 10e-19 Дж)
Количество фотонов = 8,51 * 10e17
Поэтому количество фотонов, испускаемых лазером за 14 секунд, составляет 8,51 * 10e17.