Гиря падает на землю и ударяется абсолютно неупруго о препятствие. Скорость гири перед ударом равна 14 м/с. Температура гири перед ударом составляла 20 °C. До какой температуры нагреется гиря, если считать, что все количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей? Удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлена гиря, равна 140 Дж/(кг·°С).
💡 Пошаговый разбор и решение:
При ударе кинетическая энергия (потенциальную энергию гири в поле тяжести непосредственно перед ударом можно считать = й нулю, так как
$E_п=mgh$
где h — высота над землей, которую можно перед ударом считать практически = й нулю) гири полностью перейдет в тепловую, то есть $E_к=E_тепл$ так как рассматриваем абсолютно неупругий удар.
1. Непосредственно перед ударом гиря имеет кинетическую энергию равную
$E_к= \frac{m v ^2}{2}$
где m — масса гири, υ — ее скорость перед ударом.
2. При ударе о препятствие вся кинетическая гири перейдет в тепловую и гиря нагреется. При этом полученное тепло =
$Q_пол=mc\Delta t=E_к= \frac{m v ^2}{2}$
где c — удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлена гиря, а Δt — разница температур гири до и после нагрева.
3. Выразим Δt:
$\Delta t= \frac{$\frac{m v ^2}{2}$ ,}{mc} = $\frac{v ^2}{2c}$ = $\frac{14 ^2}{2 \cdot 140}$ =0,7 в степени ( \circ ) С$
Таким образом, конечная температура гири будет равна $t=20 + 0,7=20,7 ^{\circ} C$
Ответ: 20,7 °C.
$E_п=mgh$
где h — высота над землей, которую можно перед ударом считать практически = й нулю) гири полностью перейдет в тепловую, то есть $E_к=E_тепл$ так как рассматриваем абсолютно неупругий удар.
1. Непосредственно перед ударом гиря имеет кинетическую энергию равную
$E_к= \frac{m v ^2}{2}$
где m — масса гири, υ — ее скорость перед ударом.
2. При ударе о препятствие вся кинетическая гири перейдет в тепловую и гиря нагреется. При этом полученное тепло =
$Q_пол=mc\Delta t=E_к= \frac{m v ^2}{2}$
где c — удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлена гиря, а Δt — разница температур гири до и после нагрева.
3. Выразим Δt:
$\Delta t= \frac{$\frac{m v ^2}{2}$ ,}{mc} = $\frac{v ^2}{2c}$ = $\frac{14 ^2}{2 \cdot 140}$ =0,7 в степени ( \circ ) С$
Таким образом, конечная температура гири будет равна $t=20 + 0,7=20,7 ^{\circ} C$
Ответ: 20,7 °C.
Правильный ответ:
20,7 °C
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 103778 • Задание №6
Грузик массой 80 г движется вдоль оси OX так, что зависимость его кинетической энергии E от времени t задается...
ID 108788 • Задание №26
[рис.] На рисунке изображена механическая система, состоящая из двух идеальных блоков, двух невесомых и нераст...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:
1) верно записано краткое условие задачи;
2) записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом;
3) выполнены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями). | 3
Правильно записаны необходимые формулы, проведены вычисления, и получен ответ (верный или неверный), но допущена ошибка в записи краткого условия или переводе единиц в СИ.
ИЛИ
Представлено правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчётов.
ИЛИ
Записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом, но в математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка. | 2
Записаны и использованы не все исходные формулы, необходимые для решения задачи.
ИЛИ
Записаны все исходные формулы, но в одной из них допущена ошибка. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:
1) верно записано краткое условие задачи;
2) записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом;
3) выполнены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями). | 3
Правильно записаны необходимые формулы, проведены вычисления, и получен ответ (верный или неверный), но допущена ошибка в записи краткого условия или переводе единиц в СИ.
ИЛИ
Представлено правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчётов.
ИЛИ
Записаны уравнения и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи выбранным способом, но в математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка. | 2
Записаны и использованы не все исходные формулы, необходимые для решения задачи.
ИЛИ
Записаны все исходные формулы, но в одной из них допущена ошибка. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 168202
В электрическую сеть с напряжением 120 В включены пять резисторов по схеме, изображенной на рис...
ID 168203
В электрическую сеть с напряжением 220 В включены шесть резисторов по схеме, изображенной на ри...
ID 168204
Резистор №1 сопротивлением 25 Ом включен последовательно с резистором № 2 в сеть с напряжением ...
ID 168206
Металлический шар массой m1 = 2 кг упал на свинцовую пластину массой m2 = 1 кг и остановился. П...
ID 168207
Металлический шар массой m1 = 2 кг упал с высоты h = 26 м на свинцовую пластину массой m2 = 1 к...