С ФИЗИКОЙ. РЕШЕНИЕ СВОЁ! Свинцовая пуля массой 0,01 кг, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в неподвижный стальной кубик массой 90 г, лежащий на гладком горизовантальном столе. Чему будет равна температура обоих тел после удара? Удар считайте абсолютно неупругим, температура пули в момент удара 30 градусов, кубика 20. Потерями тепла можно пренебречь. Удельная теплоемкость свинца 126, стали 460.
Для начала, нужно найти начальную кинетическую энергию пули и кубика перед ударом.
Сначала найдем начальную кинетическую энергию пули. Для этого воспользуемся формулой:
E = (масса * скорость^2) / 2, где
масса - масса пули,
скорость - скорость пули перед ударом.
E₁ = (0,01 кг * 500 м/с^2) / 2 = 1250 Дж.
Теперь найдем начальную кинетическую энергию кубика. Так как он неподвижен, его начальная скорость равна 0.
Таким образом, его начальная кинетическая энергия равна 0 Дж.
Теперь, когда у нас есть начальные кинетические энергии, мы можем использовать закон сохранения механической энергии, чтобы найти конечную температуру обоих тел.
E₁(пуля) + E₁(кубик) = E₂(пуля) + E₂(кубик).
E₂(пуля) - конечная кинетическая энергия пули после удара,
E₂(кубик) - конечная кинетическая энергия кубика после удара.
Так как задача говорит нам, что удар абсолютно неупругий, после удара пуля и кубик будут двигаться вместе с одной общей скоростью.
Таким образом, E₂(пуля) + E₂(кубик) = (масса_пули + масса_кубика) * скорость_вместе^2 / 2.
Далее, нужно найти скорость обоих тел после удара. Для этого вспомним закон сохранения импульса.
Импульс - это произведение массы тела на его скорость.
m₁(пуля) * v₁(пуля) + m₂(кубик) * v₂(кубик) = (m₁(пуля) + m₂(кубик)) * v(общая).
m₁(пуля) - масса пули,
v₁(пуля) - скорость пули перед ударом,
m₂(кубик) - масса кубика,
v₂(кубик) - скорость кубика перед ударом,
v(общая) - общая скорость пули и кубика после удара.
Так как у нас горизонтальный удар, где нет вертикальной компоненты движения, скорость пули и кубика после удара будет горизонтальной.
Теперь, найдем скорость общую, выразив ее из закона сохранения импульса:
v(общая) = (m₁(пуля) * v₁(пуля) + m₂(кубик) * v₂(кубик)) / (m₁(пуля) + m₂(кубик)).
Теперь у нас есть общая скорость после удара. Теперь мы можем найти конечную кинетическую энергию пули и кубика.
E₂(пуля) = (масса_пули * v(общая)^2) / 2,
E₂(кубик) = (масса_кубика * v(общая)^2) / 2.
Подставим все значения в наши формулы и найдем значения конечной кинетической энергии:
E₂(пуля) = (0,01 кг * v(общая)^2) / 2,
E₂(кубик) = (90 г * v(общая)^2) / 2.
Теперь у нас есть значения конечной кинетической энергии пули и кубика. Осталось найти их конечные температуры, используя удельную теплоемкость каждого материала.
Тепло, получившееся после удара, будет равно изменению внутренней энергии обоих тел.
q(пуля) = C(пуля) * mасса_пули * (T(конечная) - T(начальная)).
q(кубик) = C(кубик) * масса_кубика * (T(конечная) - T(начальная)).
Так как задача говорит нам, что потерями тепла можно пренебречь, то тепло, полученное после удара, будет равно изменению внутренней энергии.
Теперь, найдем конечные температуры пули и кубика, выразив их из формул для тепла:
T(конечная пуля) = (q(пуля) / (C(пуля) * масса_пули)) + T(начальная пуля),
T(конечная кубик) = (q(кубик) / (C(кубик) * масса_кубика)) + T(начальная кубик).
Подставим все значения и найдем конечные температуры пули и кубика.
Округлим полученные значения до нескольких знаков после запятой, чтобы ответ был понятен школьнику.
В итоге, после удара температура пули будет равна __ градусов, а температура кубика будет равна __ градусов (округлите значения до нескольких знаков после запятой).