С какой скоростью должна двигаться свинцовая пуля, чтобы при столкновении с преградой она расплавилась, если температура пули перед ударом составляет 570 градусов Цельсия? При столкновении 40% энергии пули преобразуется в тепло.

Физика 10 класс Законы сохранения энергии свинцовая пуля скорость пули температура пули столкновение энергия пули расплавление пули физика тепло преграда расчет скорости Новый

Для того чтобы определить скорость, с которой должна двигаться свинцовая пуля, чтобы расплавиться при столкновении с преградой, нам нужно рассмотреть несколько шагов. Мы будем использовать закон сохранения энергии и уравнение для теплоты.

Шаг 1: Определение температуры плавления свинца

Температура плавления свинца составляет около 327 градусов Цельсия. Это значит, что для расплавления пули, её температура должна быть не ниже этой отметки.

Шаг 2: Рассмотрим изменение температуры пули

Температура пули перед ударом составляет 570 градусов Цельсия. Это выше температуры плавления, поэтому пуля уже находится в состоянии, когда она может расплавиться, но нам нужно учесть, что при столкновении часть её кинетической энергии преобразуется в тепло.

Шаг 3: Определим, сколько энергии нужно для расплавления пули

Для расплавления свинца необходимо передать ему определенное количество теплоты. Это количество можно найти по формуле:

• Q = m * L,

где Q - количество теплоты, m - масса пули, L - скрытая теплота плавления свинца (приблизительно 25 кДж/кг).

Шаг 4: Рассмотрим кинетическую энергию пули

Кинетическая энергия пули перед столкновением определяется по формуле:

• K = (1/2) * m * v^2,

где K - кинетическая энергия, m - масса пули, v - скорость пули.

Шаг 5: Определим, сколько энергии преобразуется в тепло

Из условия задачи известно, что 40% кинетической энергии пули преобразуется в тепло, то есть:

• Q_тепло = 0.4 * K.

Шаг 6: Установим равенство для теплоты

Мы знаем, что эта энергия должна быть равна количеству теплоты, необходимому для расплавления пули:

• 0.4 * (1/2) * m * v^2 = m * L.

Шаг 7: Упростим уравнение

Мы можем сократить массу m из обоих сторон уравнения (при условии, что масса пули не равна нулю):

• 0.4 * (1/2) * v^2 = L.

Шаг 8: Подставим значение скрытой теплоты плавления

Подставим L = 25000 Дж/кг:

• 0.4 * (1/2) * v^2 = 25000.

Шаг 9: Решим уравнение для v

• 0.2 * v^2 = 25000,
• v^2 = 25000 / 0.2,
• v^2 = 125000.

Теперь извлечем корень из обеих сторон:

• v = sqrt(125000) ≈ 353.55 м/с.

Ответ: Свинцовая пуля должна двигаться со скоростью примерно 353.55 м/с, чтобы расплавиться при столкновении с преградой.