Расчет количества тепла и проделанной работы при скольжении
A metal weighing 2 kg is sliding horizontally on a smooth surface. After traveling a distance of 500 m, its temperature
A metal weighing 2 kg is sliding horizontally on a smooth surface. After traveling a distance of 500 m, its temperature increases by 2°C. Calculate the amount of heat generated by the friction of the entire sliding process. Determine the work done by the applied force.
10.12.2023 21:54
Написать свой ответ:
Объяснение: При скольжении металла по гладкой поверхности между ними возникает трение, что приводит к нагреванию металла. Для определения количества тепла, высвобождаемого трением, мы можем использовать формулу количества тепла:
\[Q = m \cdot c \cdot ΔT\]
где:
- Q - количество тепла,
- m - масса металла,
- c - удельная теплоемкость материала металла,
- ΔT - изменение температуры.
Чтобы найти работу, которую выполняет приложенная сила, используется формула:
\[W = F \cdot d \cdot \cos θ\]
где:
- W - работа,
- F - сила, приложенная к металлу,
- d - расстояние, которое перемещается металл,
- θ - угол между направлением силы и направлением перемещения.
Пример использования:
Допустим, сила, приложенная к металлу, составляет 10 Н, и он перемещается на расстояние 500 м горизонтально. Масса металла составляет 2 кг, а удельная теплоемкость составляет 0,5 кДж/кг°C. Также известно, что изменение температуры равно 2°C. Чтобы найти количество выделившегося тепла, используем формулу:
\[Q = m \cdot c \cdot ΔT\]
\[Q = 2 \cdot 0,5 \cdot 2\]
\[Q = 2\]
Теперь, чтобы определить работу, используем формулу:
\[W = F \cdot d \cdot \cos θ\]
\[W = 10 \cdot 500 \cdot 1\]
\[W = 5000\]
Таким образом, количество тепла, выделенного трением в процессе скольжения, составляет 2 кДж, а работа, выполненная приложенной силой, составляет 5000 Дж.
Совет: Для лучшего понимания концепций трения, теплообмена и работы рекомендуется изучить соответствующие разделы учебника физики. Практика решения задач, связанных с этими концепциями, также поможет сформировать более глубокое понимание.
Упражнение:
Масса объекта, скользящего по гладкой поверхности, составляет 5 кг. После пройденного расстояния в 800 м, температура объекта повысилась на 4°C. Удельная теплоемкость объекта составляет 0,8 кДж/кг°C. Определите количество выделенного тепла и работу, выполненную приложенной силой, если сила составляет 15 Н.