Question

Батискаф, массой 1,5 т и объёмом 2 кубометра, находящийся на глубине 5 км, сбрасывает балласт и всплывает Какое количество механической энергии переходит при этом во внутреннюю энергию

Answer 1

Если воспользоваться 2 законом Ньютона для батискафа, то получим следующее:
ma = F(a) - F = ρgv
будем считать что ρ = плотность(H2O)

Из данного соотношения можно найти v:
v^2 = 2ah
Предположительно, при подъеме наверх происходит увеличение W(кин.) батискафа и так как упоминается о W(внутр.), то при самом подъеме W(кин.) переходит в нагрев батискафа, т.е.:
mv^2 / 2 = U2 - U1
Подставляете значения и получаете ответ

Answer 2

Переход механической энергии во внутреннюю энергию можно рассчитать с помощью закона сохранения энергии.

Изначально батискаф находится на глубине 5 км, что соответствует потенциальной энергии. При всплытии батискаф теряет потенциальную энергию, которая переходит в кинетическую энергию движения вверх. Также происходит работа силы Архимеда, которая направлена вверх и равна разности между весом батискафа и весом вытесненной им воды.

Масса батискафа равна 1,5 тонны, что составляет 1500 кг. Объем батискафа равен 2 кубометра, что соответствует объему вытесненной воды. Объем воды можно рассчитать по формуле V = m/ρ, где V - объем, m - масса, ρ - плотность воды. Плотность воды приближенно равна 1000 кг/м^3, поэтому объем воды равен 1500/1000 = 1,5 кубометра.

Разность весов батискафа и вытесненной воды можно рассчитать по формуле ΔP = (m - ρV)g, где ΔP - разность весов, m - масса батискафа, ρ - плотность воды, V - объем вытесненной воды, g - ускорение свободного падения. Подставляя значения, получаем ΔP = (1500 - 1000 * 1,5) * 9,8 ≈ 7350 Н.

Кинетическая энергия движения вверх можно рассчитать по формуле Eк = (mv^2)/2, где Eк - кинетическая энергия, m - масса батискафа, v - скорость движения. При всплытии батискафа скорость увеличивается до определенного значения, после чего остается постоянной. Для упрощения расчетов примем, что скорость всплытия равна 10 м/с. Подставляя значения, получаем Eк = (1500 * 10^2)/2 = 75000 Дж.

Таким образом, при всплытии батискафа количество механической энергии, переходящей во внутреннюю энергию, составляет примерно 75000 Дж.