Задание №5112.
Решение расчетных задач. ОГЭ по физике

Стальной осколок, падая из состояния покоя с высоты 103 м, у поверхности Земли имел скорость 40 м/с. На сколько повысилась температура осколка, если считать, что изменение его внутренней энергии произошло в результате совершения работы сил сопротивления воздуха?

Пояснение:
Дано:
h = 103 м
u = 40 м/с
c_стали = 500 Дж/(кг · °С)

Найти:
Δt — ?

Решение:
Согласно закону сохранения механической энергии механическая энергия системы тел, взаимодействующих только друг с другом и только силами тяготения и силами упругости, остается постоянной:

E_к1 + E_п1 = E_к2 + E_п2,
где E_к1, E_п1 — кинетическая и потенциальная энергия системы в момент времени 1; E_к2, E_п2 — кинетическая и потенциальная энергия системы в момент времени 2.

Следовательно, работу силы сопротивления воздуха можно найти как разность потенциальной энергии тела на высоте 103 м и кинетической энергии в момент удара о Землю:

A = E_п – E_к.
Тогда получим:

A = mgh – (mu²)/2.
Подставив значения, получим, что A = 230m Дж.

Полученное телом при нагревании количество теплоты определяется по формуле:
$$ Q = cm(t_2 - t_1), $$ где c — удельная теплоемкость вещества, m — масса тела, t₂ и t₁ — конечная и начальная температуры тела.

Получаем, что
$$ (t_2 - t_1) = {Q \over cm}. $$ Следовательно,

Δt = 230m Дж / (500 Дж/(кг · °С) · m кг) = 0,46 °С.
Ответ: 0,46 °С.

Источник: ФИПИ. Открытый банк тестовых заданий
Сообщить об ошибке

Тест с похожими заданиями