Какая часть кинетической энергии парового молота масcой 6т, падающего с высоты 4м, переходит на нагревание железной

Пингвин

8

Для того чтобы решить данную задачу, нам потребуются некоторые физические законы.

Дано:
Масса парового молота (m1) = 6 т = 6000 кг
Высота падения парового молота (h) = 4 м
Количество ударов (n) = 30
Масса железной болванки (m2) = 100 кг
Изменение температуры железной болванки (ΔT) = 50 °C

Мы можем использовать закон сохранения энергии, который гласит, что полная механическая энергия (кинетическая энергия и потенциальная энергия) сохраняется в замкнутой системе.

Таким образом, начальная механическая энергия парового молота равна его кинетической энергии, а конечная механическая энергия железной болванки является суммой ее кинетической энергии и внутренней энергии, вызванной повышением температуры.

1. Рассчитаем кинетическую энергию парового молота перед ударом:
Кинетическая энергия (E1) = (1/2) * масса * скорость^2
Скорость можно рассчитать используя формулу скорости свободного падения: скорость = sqrt(2 * ускорение свободного падения * высота)

Ускорение свободного падения (g) принимаем за 9.8 м/с^2
Получаем: скорость = sqrt(2 * 9.8 * 4) ≈ 8.83 м/с

Подставим значения в формулу кинетической энергии:
E1 = (1/2) * 6000 * (8.83)^2 ≈ 223 500 Дж

2. Рассчитаем конечную кинетическую энергию железной болванки:
После 30 ударов паровый молот передаст всю свою энергию железной болванке.
Поскольку энергия переходит полностью, то конечная кинетическая энергия железной болванки будет равна сумме первоначальной кинетической энергии парового молота и внутренней энергии вызванной повышением температуры железной болванки.
То есть, E2 = E1 + ΔU, где E1 - первоначальная кинетическая энергия парового молота, ΔU - изменение внутренней энергии.

3. Рассчитаем изменение внутренней энергии:
Изменение внутренней энергии можно определить с помощью закона сохранения энергии:
ΔU = m2 * c * ΔT, где m2 - масса железной болванки, c - удельная теплоемкость железа, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость железа (c) примем за 450 Дж/(кг*°C).
Подставляем значения в формулу:
ΔU = 100 * 450 * 50 = 2 250 000 Дж

4. Рассчитаем конечную кинетическую энергию железной болванки:
E2 = E1 + ΔU
E2 = 223 500 Дж + 2 250 000 Дж = 2 473 500 Дж

5. Чтобы найти долю кинетической энергии, перешедшей на нагревание железной болванки, мы делим конечную кинетическую энергию железной болванки на начальную кинетическую энергию парового молота:
Доля = E2 / E1 = 2 473 500 Дж / 223 500 Дж ≈ 11.07

Таким образом, около 11.07% кинетической энергии парового молота переходит на нагревание железной болванки после 30 ударов.