7.4.27. Два заряженных шара массы $m$, имеющих заряд $q$, соединяют недеформированной пружиной длины $l$ и отпускают. Спустя некоторое время возникшие колебания шаров из-за трения в пружине прекратились и шары оказались на расстоянии $2l$ друг от друга. Определите количество теплоты, которое выделилось в пружине.
Решение
Согласно закону сохранения энергии:
$$E_{н}=E_{к}+W\Rightarrow W=E_{н}-E_{к}$$
где $W$ - выделившаяся теплота в системе; $E_{н}$ и $E_{к}$ - начальная и конечная полная механическая энергия системы.
В начале система обладает только энергией электростатического взаимодействия:
$$E_{н}=\frac{q^{2}}{4\pi\varepsilon_{0}l}$$
В конечном состоянии скорости шаров равны 0. Пружина растянута, её относительное удлинение составляет $2l-l=l$. Конечная полная механическая энергия состоит из энергии электростатического взаимодействия и энергии деформации пружины: