Свинцовая пуля, пробила стенуя не потеряв своей массы. При вылете из стенки скорость пули составила 400 м/с, а её температура повысилась на 173 °C. Вычислите скорость пули перед попаданием в стенку, если на нагрев пули пошло 50% количества теплоты, выделившейся в процессе пробивания.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.
Из условия задачи понятно, что потерь в виде звука и тепла нет, поэтому можем записать закон сохранения механической энергии:
1/2 m v^2 = Q + 1/2 m u^2
где m - масса пули, v - скорость пули после попадания в стенку, u - скорость пули до попадания в стенку, Q - теплота, ушедшая на нагрев пули.
Скорость пули после попадания в стенку равна 400 м/с, а температура увеличилась на 173 °C, что равно 173 К. Так как на нагрев пули ушло 50% количества теплоты, выделившейся в процессе пробивания, то можно записать:
Q = 0.5 * Q_total
Теплота, выделившаяся в процессе пробивания стенки, равна изменению внутренней энергии пули:
Q_total = m c ΔT
где c - удельная теплоемкость материала пули, ΔT - изменение температуры.
Теперь можем записать уравнение для закона сохранения энергии:
1/2 m v^2 = 0.5 (m c ΔT) + 1/2 m * u^2
Выразим скорость пули перед попаданием в стенку:
u = sqrt((v^2 - c * ΔT)/2)
Подставляем данные:
u = sqrt((400^2 - c * 173)/2)
Таким образом, зная удельную теплоемкость материала пули c, можно вычислить скорость пули перед попаданием в стенку.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии.
Из условия задачи понятно, что потерь в виде звука и тепла нет, поэтому можем записать закон сохранения механической энергии:
1/2 m v^2 = Q + 1/2 m u^2
где m - масса пули, v - скорость пули после попадания в стенку, u - скорость пули до попадания в стенку, Q - теплота, ушедшая на нагрев пули.
Скорость пули после попадания в стенку равна 400 м/с, а температура увеличилась на 173 °C, что равно 173 К. Так как на нагрев пули ушло 50% количества теплоты, выделившейся в процессе пробивания, то можно записать:
Q = 0.5 * Q_total
Теплота, выделившаяся в процессе пробивания стенки, равна изменению внутренней энергии пули:
Q_total = m c ΔT
где c - удельная теплоемкость материала пули, ΔT - изменение температуры.
Теперь можем записать уравнение для закона сохранения энергии:
1/2 m v^2 = 0.5 (m c ΔT) + 1/2 m * u^2
Выразим скорость пули перед попаданием в стенку:
u = sqrt((v^2 - c * ΔT)/2)
Подставляем данные:
u = sqrt((400^2 - c * 173)/2)
Таким образом, зная удельную теплоемкость материала пули c, можно вычислить скорость пули перед попаданием в стенку.