Trong một thí nghiệm, người ta thả rơi tự do một mảnh thép từ độ cao 500 m, khi tới mặt 50m / s Cho biết nhiệt dung riêng của thép c= 460J / kg .K và lấy g= 10m / (s ^ 2) , Mành thép đã nóng thêm bao nhiêu độ khi chạm đất, nếu cho rằng toàn bộ công cản của không khí chì dùng để làm nóng mảnh thép?

Đáp án:

Mảnh thép đã nóng thêm khoảng `8,15^oC` khi chạm đất.

Giải thích các bước giải:

Chọn mốc thế năng tại mặt đất.
Cơ năng của mảnh thép ban đầu:
`W = Wt_0 = mgh = m.10.500 = 5000m (J)`
Cơ năng của mảnh thép khi tới mặt đất:
`W' = Wđ = 1/2 m v^2 = 1/2 . m . 50^2 = 1250m(J)`
Độ biến thiên cơ năng của mảnh thép (công cản của không khí):
`\DeltaW = W-W' = 5000m-1250m = 3750m(J) = A_c`
Vì toàn bộ công cản của không khí chỉ dùng để làm nóng mảnh thép nên nhiệt lượng mà mảnh thép nhận vào là:
`Q = A_c = 3750m (J)`
Mảnh thép đã nóng thêm:
Ta có: `Q = mc.\Deltat`
`<=> \Deltat = Q/{mc} = {3750m}/{m.460} \approx 8,15^oC`
Vậy mảnh thép đã nóng thêm khoảng `8,15^oC` khi chạm đất.