ID: 00021775
Свинцовая пуля, подлетев к преграде со скоростью $v_1=200$ м/с, пробивает её и вылетает со скоростью $v_2=100$ м/с. При этом пуля нагревается на $75$ °C. Какая часть выделившегося количества теплоты пошла на нагревание пули?
Источник: ФИПИ
В преграде пуля теряет часть кинетической энергии — она вся превращается в тепло. Но пуле достаётся не всё: часть тепла остаётся в преграде. Сравним тепло, которое реально нагрело пулю, со всем выделившимся — это и будет искомая доля.
Всего выделилось (убыль кинетической энергии): $Q=\dfrac{m(v_1^2-v_2^2)}{2}$. Пулю нагрело: $Q_{\text{нагр}}=cm\Delta t$, $c=130$ Дж/(кг·°C) (свинец, справочное), $\Delta t=75$ °C. Доля (масса сокращается):
$\dfrac{Q_{\text{нагр}}}{Q}=\dfrac{cm\Delta t}{m(v_1^2-v_2^2)/2}=\dfrac{2c\Delta t}{v_1^2-v_2^2}$.
$\dfrac{Q_{\text{нагр}}}{Q}=\dfrac{2\cdot130\cdot75}{200^2-100^2}=\dfrac{19\,500}{30\,000}=0{,}65$.
$0{,}65$ ($65$ %)