Номер 4, страница 25 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 6. Внутренняя энергия. Работа и изменение внутренней энергии. Задания и упражнения - номер 4, страница 25.

Условие.

4. В картонной трубке, закрытой крышкой, находится свинцовая дробь. Если быстро переворачивать трубку, например 40–50 раз, то дробь нагревается. Почему наблюдается это явление?

Решение.

Решение

Наблюдаемое явление объясняется законом сохранения и превращения энергии. В данном случае механическая энергия свинцовой дроби переходит во внутреннюю энергию.

1. Когда мы поднимаем трубку и переворачиваем ее, мы совершаем работу против силы тяжести, сообщая дроби потенциальную энергию. В верхней точке, перед началом падения, потенциальная энергия дроби максимальна и равна $E_п = mgh$, где $\text{m}$ - масса дроби, $\text{g}$ - ускорение свободного падения, а $\text{h}$ - высота, на которую поднимается дробь (длина трубки).

2. Во время падения дроби с одного конца трубки на другой ее потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию движения, $E_к = \frac{mv^2}{2}$. Непосредственно перед ударом о крышку кинетическая энергия дроби достигает максимального значения.

3. В момент удара о крышку происходит неупругое соударение. Дробь резко останавливается, и ее кинетическая энергия практически полностью переходит во внутреннюю энергию. Увеличение внутренней энергии тела приводит к повышению его температуры, то есть к нагреванию. Небольшая часть энергии также уходит на звук удара и деформацию дробинок.

4. Каждый раз, когда трубка переворачивается, этот процесс преобразования энергии повторяется. Многократное повторение (40–50 раз) приводит к суммированию порций энергии, переходящих во внутреннюю, что вызывает заметное нагревание свинцовой дроби.

Ответ: Нагревание дроби происходит из-за многократного преобразования механической энергии (сначала потенциальной, затем кинетической) во внутреннюю энергию в результате падения и неупругих ударов дробинок о крышку трубки.