Камень бросили вниз. Его начальная потенциальная энергия равна 40 Дж, кинетическая равна 20 Дж. Через некоторое время его кинетическая энергия стала равна 40 Дж. Найдите его полную механическую энергию в этот момент.

20Дж

40Дж

60Дж

100Дж

mл = 0,5кг - масса льда

tл1 = -40°С - температура льда

tл2 = 0°C - температура нагретого льда

сл = 2,1 · 10³ Дж/(кг·К) - удельная теплоёмкость льда

λл = 3,3 · 10⁵ Дж/кг - удельная теплота плавления льда

св = 4,2 · 10³ Дж/(кг·К) - удельная теплоёмкость воды

tв1 = 0°С - температура воды,получившейся из растопленного льда

tв2 = 100°С - температура нагретой воды

rв = 22,6· 10⁵ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды

Q - ? - потребная теплота

Q1 = cл · mл · (Tл2 - Тл1) - теплота, потребная для нагревания льда

Q2 = λл · mл - теплота, потребная для плавления льда

Q3 = cв · mл · (Tв2 - Тв1) - теплота, потребная для нагревания воды

Q4 = rв · mл - теплота, потребная для испарения воды

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 =

= cл · mл · (Tл2 - Тл1) + λл · mл + cв · mл · (Tв2 - Тв1) +  rв · mл

= 2,1 · 10³ · 0.5 · 40 + 3,3 · 10⁵ · 0.5 + 4,2 · 10³ · 0.5 · 100 + 22,6· 10⁵ · 0,5 =

=  0, 42 · 10⁵ + 1,65 · 10⁵ + 2,1 · 10⁵ + 11,3 · 10⁵ =  15,47 · 10⁵ (Дж) ≈ 1,5 МДж

ответ: 1,5 Мдж

Дано:

Vo = Vx = 3·10⁷ м/с

U = 100 В

L = 10 см = 0,10 м

d = 1 см = 0,01 м

e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл - заряд электрона

m = 9,11·10⁻³¹ кг - масса электрона

ΔEk - ?

1)

Напряженность поля:

E = F / e

Но

E = U / d

Тогда:

F/e = U/d

F = e·U/d

Ускорение электрона в электрическом поле:

a = F / m = e·U / (m·d)

2)

Время пролета пространства электроном:

t = L / Vx

Вертикальная скорость:

Vy = a·t =  e·U·L / (m·d·Vx)

По теореме Пифагора   находим скорость электрона:

V² = Vx² +Vy²

Vy² = V²-Vx²

Изменение кинетической энергии:

ΔEk = (m/2)·(V² - Vy²)  = (m/2)·(e·U·L / (m·d·Vx))² = e²·U²·L²/ (2·m·d²·Vx²)

3)

Подставляем данные:

ΔEk = (1,6·10⁻¹⁹)²·100²·0,10² / (2·9,11·10⁻³¹·0,01²·(3·10⁷)² ) ≈ 1,56·10⁻¹⁷ Дж