Каков механизм теплообмена прыгающего мяча?

Представьте себе падающий мяч на совершенно твердую землю.

Кинетическая энергия сначала преобразуется в деформацию мяча, затем мяч восстанавливает ее в кинетическую и тепловую энергию и восстанавливает свою прежнюю форму.

Почему часть энергии деформации переходит в тепловую энергию? Вопрос в том, как быстро эта энергия восстанавливается?

Представьте две ситуации восстановления:

  1. во время наклона к земле и

  2. во время и после наклона к земле

Возможно, дело в том, что во второй ситуации невозможно использовать всю энергию, чтобы наклониться к земле, чтобы оттолкнуть мяч. Но как производится тепло?

Не могли бы вы сравнить кинетическую энергию мяча до и после столкновения, чтобы рассчитать, какой процент первоначальной механической энергии превратился в тепловую энергию? Если, конечно, вам был предоставлен коэффициент возмещения ущерба за столкновение.
Я не провожу экспериментов. Это просто теоретические размышления. Кроме того, я хотел бы знать механизм образования тепла. Пожалуйста, не удаляйте его.
Тогда вот как вы могли бы это сделать. Сравните начальную и конечную кинетическую энергии. Рассмотрим некоторые данные.
И нет, вопрос не в том, как быстро восстанавливается энергия, а в том, сколько ее восстанавливается. Продолжительность столкновений очень трудно проанализировать теоретически.
:) Меня это озадачивает
Можно было бы задать отдельный вопрос о моделировании столкновений с учетом их продолжительности. Это сделано.
Пожалуйста, не удаляйте мой вопрос о способе создания тепла.
Я все равно не могу. Если с ответом все в порядке, то идем дальше.

Ответы (2)

Для ответа на вопрос, почему деформация прыгающего мяча может преобразовать часть энергии системы в тепловую энергию, вам нужно подумать о том, какое тепло на самом деле содержится в мяче. Тепло будет передаваться шарику в виде колебаний атомов, из которых состоит шарик. При столкновении мяч сжимается, и при восстановлении остаются какие-то остаточные вибрации. Рассмотрим следующую систему:

Допустим, вы делаете объект из системы пружин, поднимаете его и бросаете на пол. Когда система падает на пол, пружины сжимаются, а затем отскакивают, поднимая объект обратно в воздух, но он не поднимается так высоко, как изначально. Итак, вопрос в том, что произошло во время этого процесса?

Что ж, удар будет накапливать энергию системы в пружинах как потенциальную энергию. По мере восстановления пружин потенциальная энергия будет преобразовываться в новые виды энергии. Одним из видов энергии является энергия, которой он обладал до удара, то есть кинетическая энергия падающей системы. Однако восстановление пружины также преобразует часть этой энергии в волны (и колебания) по всей пружинной системе. Подумайте о том, чтобы растянуть слинки, а затем сжать только одну его часть. Когда вы отпустите его, он не просто вернется в свою первоначальную форму, но вместо этого пошлет волну по всей длине обтягивающего шнурка. Эти волны будут отражаться от системы до тех пор, пока она не достигнет равновесия, и эта энергия не будет преобразована обратно в первоначальную кинетическую энергию, а это означает, что система не вернется на свою первоначальную высоту.

Характерно использование аналогии моделирования взаимодействия атомов в твердых телах как множества масс, связанных в сложную систему пружин. Аналог жесткости пружины будет связан с тем, насколько сильны связи атомов в твердом теле, и различные значения этой «жесткости пружины» будут определять, насколько быстро волны распространяются по системе.

Если я правильно понимаю, атомная матрица мяча получает колебание (энергию), а поскольку атомы настолько малы и многочисленны (и хаотичны из-за квантовых эффектов?), что энергия колебаний невосстановима как чистая кинетическая энергия (скорость мяча) и рассеивается случайным образом (т.е. увеличивается тепло). Последующий вопрос: % потери кинетической энергии (на это тепло) обычно больше или меньше при ударе с более высокой скоростью?

При условии, что вы предоставили или можете рассчитать коэффициент реституции е для столкновения можно найти К я кинетическая энергия до столкновения и К ф кинетическая энергия после столкновения. Тогда часть, перешедшая в тепло, равна:

ЧАС "=" Δ К "=" К ф − К я

И в процентах,

% ЧАС "=" Δ К К я * 100 %

Каков механизм теплообмена прыгающего мяча?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v