2025-03-26 22:37:46
Какова температура свинцового шара после падения на свинцовую поверхность с высоты 28 м? Кроме того, какая выполненная работа и мощность стального пневматического молота массой 1,2 кг, который нагрелся на 20 °C за 1 минуту, если на нагревание ушло 40 % выполненной работы? И, наконец, как изменилась внутренняя энергия молота массой 3 кг при падении с высоты 2 м, если вся энергия преобразовалась в внутреннюю энергию?
Физика9 классПреобразование энергии и теплообментемпература свинцового шарападение с высоты 28 мработа пневматического молотамощность стального молотанагревание на 20 °Cвнутренняя энергия молотаэнергия при падениифизика 9 классзадачи по физикемеханическая работапреобразование энергии
2025-03-26 22:37:58
Для решения этих задач, давайте разобьем их на несколько шагов и разберем каждую по отдельности.
1. Температура свинцового шара после падения с высоты 28 м:Для начала, нам нужно найти потенциальную энергию, которую свинцовый шар имеет на высоте 28 м. Потенциальная энергия (Eпот) рассчитывается по формуле:
Eпот = m * g * h
- где m – масса свинцового шара (в данном случае нам нужно знать массу для дальнейших расчетов),
- g – ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²),
- h – высота (28 м).
Предположим, что масса свинцового шара равна 1 кг (для примера). Подставляем значения:
Eпот = 1 * 9.81 * 28 = 274.68 Дж.
Теперь, когда шар упадет на свинцовую поверхность, эта потенциальная энергия преобразуется в теплоту, которая нагревает шар. Для свинца используем удельную теплоемкость (c) примерно 128 Дж/(кг·°C).
Температура (ΔT),на которую нагреется шар, рассчитывается по формуле:
ΔT = Eпот / (m * c)
Подставляем значения:
ΔT = 274.68 / (1 * 128) = 2.14 °C.
Если начальная температура свинцового шара была, например, 20 °C, то конечная температура будет:
Тконечная = Тначальная + ΔT = 20 + 2.14 = 22.14 °C.
2. Работа и мощность стального пневматического молота:Работа (A),выполненная молотом, может быть найдена по формуле:
A = m * c * ΔT
- где m – масса молота (1.2 кг),
- c – удельная теплоемкость стали (приблизительно 500 Дж/(кг·°C)),
- ΔT – изменение температуры (20 °C).
Подставляем значения:
A = 1.2 * 500 * 20 = 12000 Дж.
Теперь, если 40 % выполненной работы ушло на нагревание, то:
Работа на нагревание = 0.4 * A = 0.4 * 12000 = 4800 Дж.
Теперь, мощность (P) молота, которая равна работе, выполненной за время, рассчитывается по формуле:
P = A / t
где t – время (1 минута = 60 секунд).
Подставляем значения:
P = 12000 / 60 = 200 Вт.
3. Изменение внутренней энергии молота при падении с высоты 2 м:Здесь мы также будем использовать потенциальную энергию. Потенциальная энергия (Eпот) молота при падении с высоты 2 м рассчитывается так же, как и в первом пункте:
Eпот = m * g * h.
- массa молота = 3 кг,
- g = 9.81 м/с²,
- h = 2 м.
Подставляем значения:
Eпот = 3 * 9.81 * 2 = 58.86 Дж.
Таким образом, если вся энергия преобразуется в внутреннюю энергию, то изменение внутренней энергии будет равно:
ΔU = Eпот = 58.86 Дж.
В итоге, мы получили ответы на все три вопроса:
- Температура свинцового шара после падения: 22.14 °C.
- Работа молота: 12000 Дж, мощность: 200 Вт.
- Изменение внутренней энергии молота: 58.86 Дж.
