Question

Физика 8 класс. С какой высоты должен падать свинцовый кусочек , чтоб ударившись о землю , он расплавился ? Температура на начале падения равна 27 градусам . Из-за тепло обмена 50% внутренней энергии передаётся внешней среде . Подскажите как это решить … за ранее спасибо.

Answer 1

Сперва нужно знать сколько  тепла (Q) нужно затратить для плавления свинца:
Q=cmΔt+λm=m(cΔt+λ) - греем и плавим (из теории). В это Q превращается 50% кинетической энергии E=mv²/2⇒ 0,5mv₂/2= m(cΔt+λ) - отсюда найдем скорость у земли(с которой упадет свинец), а потом по формуле кинематики найдем высоту. Значит квадрат скорости v²=4(cΔt+λ) 
 h=v²/2g⇒ h=2(cΔt+λ)/g- все вроде, посмотрев значения для λ, с и tплавл можно найти высоту. У меня для g=10m/c² получилось h=12400m

Answer 2

Для решения этой задачи, нам понадобится использовать законы сохранения энергии.

Первым шагом определим изменение потенциальной энергии (по высоте) и кинетической энергии (по скорости) кусочка свинца при его падении.

1. Изменение потенциальной энергии (ПЭ): Для кусочка массой m, падающего с высоты h, изменение потенциальной энергии вычисляется по формуле: ΔПЭ = m * g * h, где g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9.8 м/с²).

2. Изменение кинетической энергии (КЭ): Изначально кусочек имеет температуру, поэтому его внутренняя энергия составляет U = c * m * ΔT, где c - удельная теплоёмкость свинца (приближенно 130 Дж/(кг·°C)), ΔT - изменение температуры от исходной до температуры плавления свинца (около 327 °C).

Кинетическая энергия на начало падения составляет: КЭ_начальная = 0, так как кусочек покоится.

3. Кинетическая энергия на момент удара о землю: КЭ_конечная = (1/2) * m * v^2, где v - скорость кусочка перед ударом.

Зная, что 50% внутренней энергии передается внешней среде, можем записать уравнение сохранения энергии:

КЭ_начальная + ΔПЭ + U = (1 - 0.5) * КЭ_конечная

Теперь можно составить уравнение и найти скорость v перед ударом о землю.

После нахождения скорости v, можем использовать классическую кинетическую энергию для расчета температуры плавления:

(1/2) * m * v^2 = c * m * ΔT

Теперь у нас есть скорость v, и мы можем использовать формулу свободного падения, чтобы найти высоту, с которой должен падать кусочек:

v^2 = 2 * g * h

Отсюда выразим h:

h = v^2 / (2 * g)

Найденное значение h - искомая высота, с которой нужно бросить кусочек свинца, чтобы он расплавился, ударившись о землю.