Какая была скорость пули, когда она вылетела из стены, если она пробила деревянную стенку со скоростью 400 м/с и 0,36 массы пули расплавилось? Если 60% потерянной механической энергии было потрачено на изменение внутренней энергии пули, то какая была ее скорость при вылете из стены? Округлите полученное значение до целого числа. (Ответ: MIC) Начальная температура пули составляла 50 °C. Температура плавления свинца равна 327 °C. Удельная теплоемкость свинца - 130 Дж/(кг °С), удельная теплота плавления свинца - 87 кДж/кг. (100 Mic)
Светлячок_В_Траве
Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно использовать законы сохранения энергии и теплового равновесия. Первым делом, посмотрим на потерю механической энергии пули при пробивании стены. По условию, 60% этой энергии тратится на изменение внутренней энергии пули. Таким образом, оставшиеся 40% механической энергии пули превращаются в тепло.
Для начала, найдем массу вызывающей изменение внутренней энергии пули. У нас известно, что 0,36 массы пули расплавилось. Поэтому, масса пули, участвующей в процессе изменения внутренней энергии, равна 0,64 массы пули.
Теперь рассчитаем количество теплоты, которое поглощено этой массой пули для изменения ее внутренней энергии. Для этого мы воспользуемся формулой:
\[Q = mc\Delta T\]
где Q - количество теплоты, m - масса пули, c - удельная теплоемкость свинца, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Так как у нас есть начальная и конечная температуры пули, мы можем вычислить \(\Delta T\):
\[\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}}\]
Затем, подставим полученные значения в формулу для Q:
\[Q = 0,64m \cdot c \cdot \Delta T\]
Теперь мы можем рассчитать количество поглощенной теплоты пули и выразить его в джоулях:
\[Q = 0,64m \cdot c \cdot (327 - 50)\]
Зная количество поглощенной теплоты, мы можем рассчитать потерю механической энергии пули:
\[E_{\text{потеря механической}} = 0,4 \cdot \text{начальная энергия пули}\]
Так как начальная энергия пули - это кинетическая энергия, которую можно выразить следующим образом:
\[E_{\text{начальная}} = \frac{1}{2}mv^2\]
где m - масса пули, v - скорость пули.
Мы знаем, что начальная энергия пули равна потере механической энергии пули (40%), поэтому мы можем записать:
\[\frac{1}{2}mv^2 = 0,4 \cdot \text{начальная энергия пули}\]
Теперь, подставим выражение для начальной энергии пули и найдем скорость пули:
\[\frac{1}{2}mv^2 = 0,4 \cdot \frac{1}{2}mv_{\text{вылета}}^2\]
где v_{\text{вылета}} - скорость пули при вылете из стены.
Сокращая выражение, получаем:
\[v^2 = 0,4v_{\text{вылета}}^2\]
Теперь, из этого уравнения, можем найти значение скорости v_{\text{вылета}}:
\[v_{\text{вылета}} = \sqrt{\frac{v^2}{0,4}}\]
Округлим полученное значение скорости до целого числа.
Таким образом, мы можем решить задачу, используя эти формулы и данные, предоставленные в условии задачи.
Для начала, найдем массу вызывающей изменение внутренней энергии пули. У нас известно, что 0,36 массы пули расплавилось. Поэтому, масса пули, участвующей в процессе изменения внутренней энергии, равна 0,64 массы пули.
Теперь рассчитаем количество теплоты, которое поглощено этой массой пули для изменения ее внутренней энергии. Для этого мы воспользуемся формулой:
\[Q = mc\Delta T\]
где Q - количество теплоты, m - масса пули, c - удельная теплоемкость свинца, \(\Delta T\) - изменение температуры.
Так как у нас есть начальная и конечная температуры пули, мы можем вычислить \(\Delta T\):
\[\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}}\]
Затем, подставим полученные значения в формулу для Q:
\[Q = 0,64m \cdot c \cdot \Delta T\]
Теперь мы можем рассчитать количество поглощенной теплоты пули и выразить его в джоулях:
\[Q = 0,64m \cdot c \cdot (327 - 50)\]
Зная количество поглощенной теплоты, мы можем рассчитать потерю механической энергии пули:
\[E_{\text{потеря механической}} = 0,4 \cdot \text{начальная энергия пули}\]
Так как начальная энергия пули - это кинетическая энергия, которую можно выразить следующим образом:
\[E_{\text{начальная}} = \frac{1}{2}mv^2\]
где m - масса пули, v - скорость пули.
Мы знаем, что начальная энергия пули равна потере механической энергии пули (40%), поэтому мы можем записать:
\[\frac{1}{2}mv^2 = 0,4 \cdot \text{начальная энергия пули}\]
Теперь, подставим выражение для начальной энергии пули и найдем скорость пули:
\[\frac{1}{2}mv^2 = 0,4 \cdot \frac{1}{2}mv_{\text{вылета}}^2\]
где v_{\text{вылета}} - скорость пули при вылете из стены.
Сокращая выражение, получаем:
\[v^2 = 0,4v_{\text{вылета}}^2\]
Теперь, из этого уравнения, можем найти значение скорости v_{\text{вылета}}:
\[v_{\text{вылета}} = \sqrt{\frac{v^2}{0,4}}\]
Округлим полученное значение скорости до целого числа.
Таким образом, мы можем решить задачу, используя эти формулы и данные, предоставленные в условии задачи.
Знаешь ответ?