Механика +… — Задание 22 ОГЭ по физике №00045994

Задание №22. Комбинированная расчётная задача

Механика + Термодинамика

№2. Задание 22

ID: 00045994

На гладкой горизонтальной поверхности лежит деревянный брусок массой 100 г. В брусок попадает свинцовая пуля массой 10 г, летящая в горизонтальном направлении со скоростью 220 м/с, и застревает в бруске. На сколько градусов при этом нагреется пуля, если считать, что на её нагревание расходуется 90 % количества теплоты, выделившейся в процессе удара? Температура пули перед ударом составляла 40 °C.

Источник: Сборник Камзеевой 2027

Решение

Пуля застревает в бруске, но они продолжают двигаться вместе. Поэтому в тепло превращается только потеря кинетической энергии, а не вся исходная энергия пули.

Дано: $$m=0{,}010$$ кг, $$M=0{,}100$$ кг, $$v=220$$ м/с. На гладкой поверхности горизонтальный импульс сохраняется: $$mv=(m+M)u$$ .

Общая скорость после удара $u=0{,}010\cdot220/0{,}110=20$ м/с.

До удара энергия $E_1=0{,}010\cdot220^2/2=242$ Дж. После удара $E_2=0{,}110\cdot20^2/2=22$ Дж. Выделилось $$Q=242-22=220$$ Дж.

Пуля получает $90\%$ : $Q_{\text{п}}=0{,}9\cdot220=198$ Дж. Для свинца $$c=130$$ Дж/(кг·°C), поэтому $\Delta T=198/(0{,}010\cdot130)\approx152{,}3$ °C.

Значит, пуля нагреется примерно на $$152$$ °C. Начальные $$40$$ °C понадобятся для проверки конечной температуры: около $$192$$ °C, что ниже $$327$$ °C — температуры плавления свинца.

Проверка: нагрев без фазового перехода допустим. Подставлять в поле ответа $$192$$ °C нельзя, потому что спрашивается «на сколько градусов».

Ответ

Примерно на 152 °C.

Другие задания по теме «Механика + Термодинамика» (8)