Металлический шар массой 3,2 кг упал с высоты 30 м на цинковую пластину массой 1 кг и остановился. На сколько градусов нагрелась пластина, если на её нагревание пошло 75 % выделившегося при ударе количества теплоты?
от

1 Ответ

Дано:  
масса шара m_shar = 3,2 кг  
высота падения h = 30 м  
масса пластины m_plastina = 1 кг  
удельная теплоёмкость цинка c_plastina ≈ 388 Дж/(кг·°C)  
доля выделившегося тепла, идущего на нагревание пластину = 75 % = 0,75  

Найти: изменение температуры пластины ΔT.

Решение:

1. Рассчитаем потенциальную энергию шара перед падением, которая при ударе преобразуется в теплоту:

E_potencial = m_shar * g * h

где g = 9,81 м/с² (ускорение свободного падения).

2. Подставим известные значения:

E_potencial = 3,2 кг * 9,81 м/с² * 30 м  
E_potencial = 3,2 * 9,81 * 30  
E_potencial = 941,76 Дж

3. Теперь найдем количество теплоты Q, которое пойдет на нагревание цинковой пластины:

Q = 0,75 * E_potencial  
Q = 0,75 * 941,76 Дж  
Q = 706,32 Дж

4. Количество теплоты, необходимое для нагрева пластины, можно выразить через изменение температуры:

Q = m_plastina * c_plastina * ΔT

5. Подставляем известные значения и выражаем ΔT:

706,32 Дж = 1 кг * 388 Дж/(кг·°C) * ΔT

6. Выразим ΔT:

ΔT = 706,32 Дж / (1 кг * 388 Дж/(кг·°C))  
ΔT = 706,32 / 388  
ΔT ≈ 1,82 °C

Ответ: Температура цинковой пластины увеличилась примерно на 1,82 °C.
от