Предмет массой 200 г падает с высоты 0,3 м и после упругого удара отскакивает до этой же высоты. Чему равна сила давления предмета на поверхность, если длительность удара 0,03 сек.
Среднюю силу, действующую на шарик, можно выразить через изменение импульса:
Fср = Δp / Δt.
В проекции на ось, направленную вертикально вверх,
(Fср)у = Δpу / Δt = (mv – (-mv)) / Δt = 2mv / Δt = (2m√(2gh)) / Δt =
= (2*0,3√(2*10*0,3)) / 0,03 = 49 Н.
Мы нашли среднее значение равнодействующей силы, которая складывается из реакции плоскости и силы тяжести:
Fср = Nср - mg, откуда Nср = Fср + mg = 49 + 0,2*10 = 51 Н.
Из 3-го закона Ньютона следует, что сила давления шарика на плоскость равна силе реакции плоскости.
c1 = 2100 Дж/кг°с
m2 = 300 г
с2 = 540 Дж/кг°с
t2 = 100°c
t3 = 20°c
t3 - t1 -?
500 г = 0,5 кг
300 г = 0,3 кг
Раз гирька остыла до 20 градусов, значит и керосин нагрелся до 20 градусов, то есть до t3.
Для чугуна имеем:
Q2 = m2×c2×(t3-t2)
Для керосина:
Q1 = m1×c1×(t3-t1)
Уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 = 0
m1×c1×(t3-t1) + m2×c2×(t3-t2) = 0
t3 - t1 = -m2×c2×(t3-t2) / (m1×c1)
t3 - t1 = - 0,3 кг × 540 Дж/кг°с × (20°с - 100°с) / (2100 Дж/кг°с × 0,5 кг) ≈ 12,3°с
ответ: керосин нагрелся примерно на 12,3 градуса. (То есть его начальная температура t1 была около 7,7 градусов)