Гиря падает на землю и ударяется абсолютно неупруго о препятствие. Скорость гири перед ударом равна 14 м/с. Температура гири перед ударом составляла 20 °C. До какой температуры нагреется гиря, если считать, что все количество теплоты, выделяемое при ударе, поглощается гирей? Удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлена гиря, равна 140 Дж/(кг·°С).
При ударе кинетическая энергия (потенциальную энергию гири в поле тяжести непосредственно перед ударом можно считать равной нулю, так как
где h — высота над землей, которую можно перед ударом считать практически равной нулю) гири полностью перейдет в тепловую, то есть так как рассматриваем абсолютно неупругий удар.
1. Непосредственно перед ударом гиря имеет кинетическую энергию равную
где m — масса гири, υ — ее скорость перед ударом.
2. При ударе о препятствие вся кинетическая гири перейдет в тепловую и гиря нагреется. При этом полученное тепло равно
где c — удельная теплоемкость вещества, из которого изготовлена гиря, а Δt — разница температур гири до и после нагрева.
3. Выразим Δt:
Таким образом, конечная температура гири будет равна
Ответ: 20,7 °C.



