С физикой связанное задание для учеников 10-11 классов. Изучение закона сохранения энергии с учетом выделения теплоты

Для решения данной задачи мы можем применить закон сохранения энергии. В начале движения масса беспилотного летательного аппарата равна 300 кг, его скорость составляет 200 м/с, а кинетическая энергия может быть вычислена с использованием формулы \(E_k = \frac{1}{2}mv^2\), где \(m\) - масса и \(v\) - скорость. Таким образом, начальная кинетическая энергия беспилотника составляет:

\[E_{k1} = \frac{1}{2} \cdot 300 \cdot (200)^2 = 6000000\, Дж\]

Снаряд массой 20 кг имеет вертикальную скорость 300 м/с, поэтому его начальная кинетическая энергия равна:

\[E_{k2} = \frac{1}{2} \cdot 20 \cdot (300)^2 = 900000\, Дж\]

В результате столкновения снаряда и беспилотника, часть энергии превращается во внутреннюю энергию и теплоту. По закону сохранения энергии, сумма начальных кинетических энергий снаряда и беспилотника должна быть равна сумме их конечных энергий. Так как снаряд заклинил в беспилотнике и остановился, его конечная кинетическая энергия равна нулю.

Теперь мы можем вычислить количество выделенной теплоты Q, используя формулу:

\[Q = E_{k1} + E_{k2} - E_{k2 Ф}\]

где \(E_{k2 Ф}\) - кинетическая энергия снаряда после столкновения и заклинивания в беспилотнике (равна нулю).

Подставим значения в формулу:

\[Q = 6000000 + 900000 - 0 = 6900000\, Дж\]

Таким образом, количество выделенной теплоты при данном столкновении составляет 6900000 Дж.