Тело массой 3кг движется на встречу второму телу массой 2кг и неупруго сталкивается с ним скорости тел до удара были равны 2 м/с и 4 м/с. Сколько механической энергии было утеряно при столкновении?

Для описания этих изменений вводят функцию состояния - внутреннюю энергию U и две функции перехода - теплоту Q и работу A. Математическая формулировка первого закона:

dU = Q - A (дифференциальная форма) (2.1)

U = Q - A (интегральная форма) (2.2)

Буква в уравнении (2.1) отражает тот факт, что Q и A - функции перехода и их бесконечно малое изменение не является полным дифференциалом.

В уравнениях (2.1) и (2.2) знаки теплоты и работы выбраны следующим образом. Теплота считается положительной, если она передается системе. Напротив, работа считается положительной, если она совершается системой над окружающей средой.

Существуют разные виды работы: механическая, электрическая, магнитная, поверхностная и др. Бесконечно малую работу любого вида можно представить как произведение обобщенной силы на приращение обобщенной координаты, например:

Aмех = p. dV; Aэл = . dе; Aпов = . dW (2.3)

( - электрический потенциал, e - заряд, - поверхностное натяжение, W - площадь поверхности). С учетом (2.3), дифференциальное выражение первого закона можно представить в виде:

dU = Q - p. dV Aнемех (2.4)

В дальнейшем изложении немеханическими видами работы мы будем, по умолчанию, пренебрегать.

Механическую работу, производимую при расширении против внешнего давления pex, рассчитывают по формуле:

A = (2.5)

Если процесс расширения обратим, то внешнее давление отличается от давления системы (например, газа) на бесконечно малую величину: pex = pin - dp и в формулу (2.5) можно подставлять давление самой системы, которое определяется по уравнению состояния.

Проще всего рассчитывать работу, совершаемую идеальным газом, для которого известно уравнение состояния p = nRT / V (табл. 1).

В каждом случае нужно помнить, что луч падающий и луч отраженный в случае с плоским зеркалом равны.
1) α=β
    γ=2(α+β)  - по условию задачи
    γ=4α
α=γ/4

2) чтобы луч стал отклоняться на 50 ° от своего начального положения ( когда луч шел перпендикулярно зеркалу), то его надо запустить под углом 25° (угол падения 25°, угол отражения 25°, итого разница составит 50°). Чтобы угол падения стал 25° на такой угол нужно повернуть зеркало.

3) между лучом и перпендикуляром, по которому должен отразиться этот луч, угол 40°. Значит на угол падения придется 20°. Значит зеркало нужно расположить под углом в 20° к горизонту, чтобы падающие лучи отражались вертикально.