Номер 1.16, страница 5 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 1. Внутренняя энергия - номер 1.16, страница 5.

Условие.

1.16. При забивании гвоздя его шляпка нагревается слабо, но, когда гвоздь уже забит, достаточно нескольких ударов, чтобы сильно разогреть ее. Объясните этот эффект.

Решение.

Решение

Этот эффект объясняется законом сохранения энергии и тем, как распределяется энергия удара молотка в двух разных ситуациях.

В процессе забивания гвоздя, когда он еще движется, кинетическая энергия молотка $E_k$ расходуется в основном на совершение механической работы $\text{A}$ по преодолению сил сопротивления материала (например, древесины). Эта работа идет на деформацию и раздвигание волокон материала, а также на преодоление сил трения. Лишь небольшая часть энергии удара переходит во внутреннюю энергию $\Delta U$ гвоздя, вызывая его нагрев. Таким образом, большая часть энергии тратится на перемещение гвоздя, а не на его нагрев.

Когда гвоздь уже полностью забит, он больше не может двигаться. Следовательно, механическая работа по его перемещению больше не совершается ($A = 0$). Теперь при ударе молотка почти вся его кинетическая энергия $E_k$ расходуется на неупругую (пластическую) деформацию шляпки гвоздя. Процесс пластической деформации металла всегда сопровождается выделением тепла, поэтому почти вся энергия удара переходит во внутреннюю энергию $\Delta U$ гвоздя, что приводит к его быстрому и сильному нагреву.

Ответ:

При забивании гвоздя энергия удара молотка расходуется в основном на совершение работы по его продвижению в материале. Когда гвоздь уже забит, он неподвижен, и почти вся энергия удара преобразуется во внутреннюю энергию гвоздя за счёт его деформации, что вызывает сильный нагрев.