Внутренняя… — Задание Физика 8 Класс №00049196

Молоток бьёт одинаково и до, и после. Энергия удара та же, а нагрев шляпки разный. Значит, меняется то, куда эта энергия девается.

Пока гвоздь входит. С каждым ударом он продвигается в доску. Энергия молотка тратится на это движение: гвоздь преодолевает трение о древесину. Работа совершается там, внутри доски, а не у шляпки. Поэтому теплеют стержень и дерево вокруг него, а шляпка почти нет.

Гвоздь вбит. Шляпка упёрлась в доску, дальше идти некуда. Молоток останавливается о шляпку, и энергия удара больше не уходит в движение. Она идёт на то, что сминает металл шляпки и бойка молотка. Работа совершается прямо здесь, и внутренняя энергия растёт на месте удара.

И ещё важно, что шляпка маленькая. Энергия приходится на крошечную массу, поэтому температура растёт быстро.

Проверим себя числом. Для примера: молоток $0{,}5$ кг бьёт со скоростью $5$ м/с. Его энергия такая:

$$E=\dfrac{mv^2}{2}=\dfrac{0{,}5\cdot 5^2}{2}=6{,}25\text{ Дж}$$

Пусть половина, около $3$ Дж, досталась шляпке массой $1$ г, то есть $0{,}001$ кг, из стали с удельной теплоёмкостью $500$ Дж/(кг·°С):

$$\Delta t=\dfrac{3}{500\cdot 0{,}001}=6\text{ }{}^\circ\text{С}$$

Шесть градусов за один удар. Несколько ударов — и прибавка уже в десятки градусов. Это сходится с условием.