На железную болванку массой 100 кг, лежащую на массивной наковальне, падает с высоты 4 м паровой молот массой 6 т. После 30 ударов болванка нагрелась на 50 °С. Какая доля кинетической энергии молота идёт на нагревание болванки?
от

1 Ответ

дано:  
- масса болванки m_b = 100 кг  
- масса молота m_m = 6000 кг  
- высота падения h = 4 м  
- количество ударов n = 30  
- изменение температуры болванки ∆T = 50 °C  
- удельная теплоёмкость железа c = 450 J/(kg·K).

найти:  
доля кинетической энергии молота, идущая на нагревание болванки.

решение:  
1. Рассчитаем потенциальную энергию молота перед ударом:  
E_p = m_m * g * h,  
где g = 9.81 м/с² - ускорение свободного падения.  

E_p = 6000 кг * 9.81 м/с² * 4 м = 235 440 Дж.

2. Это энергия одного удара. Найдем общую кинетическую энергию после n ударов:  
E_total = n * E_p = 30 * 235440 Дж = 7 063 200 Дж.

3. Теперь рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева болванки:  
Q = m_b * c * ∆T.

Q = 100 кг * 450 J/(kg·K) * 50 K = 2 250 000 Дж.

4. Установим долю энергии, идущей на нагревание болванки:  
доля = Q / E_total.

доля = 2 250 000 Дж / 7 063 200 Дж ≈ 0.318.

ответ:  
Доля кинетической энергии молота, идущая на нагревание болванки, примерно равна 0.318 или 31.8 %.
от