Немного физики вам в ленту, дамы и господа! Недавно мне попались на глаз вот пара видео, где проводится интересный и простой механический эксперимент. Человек ударяет два шара друг об друга, при этом между шарами висит лист бумаги А4. В точках удара появляются круглые прожжённые отверстия диаметром примерно 1-2 мм. Давайте посмотрим эти видео-эксперименты...
И тут мне захотелось оценить один момент: с какой скоростью должны двигаться шары, чтобы сжечь бумагу в точке удара?
Разумеется, точное решение этой задачи будет слишком сложное. Без инструментов будет тяжело определить такие параметры шаров как максимальная деформация во время удара, эффективная упругость, потери скорости при отскакивании. Поэтому будет ряд сильных допущений. Посмотрим к чему это приведет...
Допущения и абстракции
1. Считаем удар двух шаров центральным и абсолютно неупругим.
2. Шары однородные, стальные, имеют температуру окружающей сред.
3. Вся энергия в моменте удара переходит в участок бумаги, зажатый между шарами.
4. Оба шара двигаются навстречу друг другу с одинаковой скоростью v.
5. Шары одинаковые по объему, плотности, материалу, форме и массе.
Справочные данные из открытых источников
◼ Температура горения бумаги. Бумага воспламеняется при температуре 223 градусах Цельсия.
◼ Толщина бумаги и её плотность. Стандартная толщина офисной бумаги формата А4 с плотностью 80 г/м² — 103 мкм.
◼ Удельная теплоёмкость бумаги: C = 1340 [Дж/кг⋅°С].
◼ Удельная теплота горения бумаги: q = 13.4 [МДж/кг].
◼ Диаметр стального шарика (из видео): примерно D ~ 5 [см].
◼ Плотность стали: ρ = 7800 [кг/м³].
Решение:
Теперь сделаем расчеты, чтобы определить необходимую скорость шаров в момент удара.
В итоге формула даёт:
❓ Вопрос для подписчиков: Почему скорость получается такая маленькая? Если решать задачу более точно, то скорость будет больше? Меньше? Другого порядка?
Понравилась статья? Поставьте лайк, подпишитесь на канал, напишите комментарий! Вам не сложно, а мне очень приятно :)
Если Вам нужен репетитор по физике, математике или информатике/программированию, Вы можете написать мне или в мою группу Репетитор IT mentor в VK
Библиотека с книгами для физиков, математиков и программистов
Репетитор IT mentor в VK
Репетитор IT mentor в telegram