Задание №22 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Летящая пуля пробивает тонкую деревянную стенку. В момент удара
о стенку скорость пули была равна 400, в момент вылета из стенки – 300. На сколько градусов нагреется пуля, если считать, что всё количество теплоты, выделяемое при торможении в стенке, поглощается пулей? Удельная теплоёмкость вещества, из которого изготовлена пуля, равна 140.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения и превращения энергии. При прохождении пули сквозь стенку её кинетическая энергия уменьшается. Согласно условию, вся энергия, потерянная пулей из-за трения о стенку, превращается во внутреннюю энергию пули (идёт на её нагрев).
Дано:
м/с — начальная скорость пули
м/с — конечная скорость пули
Дж/(кг °С) — удельная теплоёмкость вещества пули
— условие задачи (всё тепло поглощается пулей)
_________________
Математическое описание и расчёты:
1. Изменение кинетической энергии пули равно разности её конечной и начальной кинетических энергий:
, где — масса пули.
2. Количество теплоты , выделившееся при торможении и пошедшее на нагрев, равно модулю изменения кинетической энергии:
.
3. С другой стороны, количество теплоты, необходимое для нагрева тела массой на градусов, вычисляется по формуле:
.
4. Приравняем правые части выражений для :
.
5. Заметим, что масса входит в обе части уравнения, поэтому мы можем на неё сократить:
.
6. Выразим искомую величину :
.
7. Подставим числовые значения в полученную формулу:
°С.
Проверим размерность:
.
Размерность совпадает.
Ответ: пуля нагреется на 250 °С.
Источник: ФИПИ