Какова температура нагрева тормозного механизма автомобиля, сделанного из стали, если его масса составляет 15 кг, а автомобиль массой 1,5 тонны двигался со скоростью 72 км/ч и тормозной путь составил 50 метров?

Физика 10 класс Термодинамика температура нагрева тормозной механизм автомобиль масса сталь скорость тормозной путь физика расчет температуры механика автомобиля Новый

Для определения температуры нагрева тормозного механизма автомобиля, нам необходимо рассчитать, сколько энергии было затрачено на торможение, а затем использовать эту энергию для нахождения температуры. Давайте разберем процесс шаг за шагом.

Шаг 1: Перевод скорости в метры в секунду

Сначала необходимо перевести скорость автомобиля из километров в час в метры в секунду. Это делается следующим образом:

• Скорость в км/ч = 72 км/ч
• Чтобы перевести в м/с, нужно умножить на (1000 м / 3600 с):
• Скорость = 72 * (1000 / 3600) = 20 м/с

Шаг 2: Расчет кинетической энергии автомобиля

Теперь рассчитаем кинетическую энергию (KE) автомобиля, используя формулу:

KE = 0.5 * m * v^2

• m = 1500 кг (масса автомобиля)
• v = 20 м/с (скорость)

Подставляем значения:

• KE = 0.5 * 1500 * (20)^2 = 0.5 * 1500 * 400 = 300000 Дж (джоулей)

Шаг 3: Расчет энергии, переданной тормозному механизму

Предположим, что вся кинетическая энергия автомобиля передается тормозному механизму. Таким образом, энергия, которую тормоза должны рассеять, равна 300000 Дж.

Шаг 4: Расчет температуры нагрева тормозного механизма

Теперь мы можем рассчитать, насколько нагреется тормозной механизм. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT

• Q = 300000 Дж (количество энергии)
• m = 15 кг (масса тормозного механизма)
• c = 500 Дж/(кг·К) (удельная теплоемкость стали)
• ΔT = ? (изменение температуры)

Переписываем формулу для ΔT:

ΔT = Q / (m * c)

Подставляем значения:

• ΔT = 300000 / (15 * 500) = 300000 / 7500 = 40 К

Шаг 5: Определение конечной температуры

Если мы предположим, что начальная температура тормозного механизма равна 20°C, то конечная температура будет:

• Температура = 20 + 40 = 60°C

Таким образом, температура нагрева тормозного механизма автомобиля составляет 60°C.