В момент соударения у лёгкого шара была некоторая скорость V. Т.к. его масса составляет четвёрть от общей массы двух шаров, то скорость центра масс в этот момент равна V/4; а скорость тяжёлого шара в системе центра масс равна -V/4. После соударения скорость тяжёлого в системе центра масс шара поменяет направление на обратное, а в лабораторной системе отсчёта она станет равной V/4+V/4=V/2. То есть вдвое меньшей, чем обладал лёгкий шар. Т.к. кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, то тяжёлый шар поднимется только на четверть радиуса, то есть на 12.5 см.
Q1 = c1m1Δt = Q2 = c2m2Δt ⇒⇒⇒ Δt = Δt = 60 C - 20 C = 40 C
2) m = Q / cΔt
Q - кол-во теплоты
с - удельная теплоёмкость ( для воды 4200 Дж / кг * С )
Δt - разности температур ( 60 С - 10 С = 50 С )
Q = q * m
q - удельная теплота сгорания ( для каменного угля 35000000 Дж / кг )
m - масса ( 40 кг )
Q = 35000000 * 40 =1400000000 Дж : 2 ( так как использовали только часть этой энергии ) = 700000000 Дж
m = 700000000 / 4200 * 50 = 700000000 / 210000 = 3333,3 кг = 3,3333 т