Для решения этой задачи необходимо знать плотность воды ρв =1000 кг/м³ и плотность стали ρс =7800 кг/м³ Определим объем воды, вытесненной 0.25 кг стальным шариком mc= ρс·V V= mc/ρс Теперь определим массу воды, вытесненной шариком с этим объемом mв= ρв·V mв= ρв· mc/ρс mв=0.032 кг mв=32 г По закону Архимеда в воде действует выталкивающая сила на стальной шарик равная весу вытесненной воды массой 32 г. По третьему закону Ньютона сила, действующая на шарик равна силе действующей со стороны шарика на стакан с водой. Поэтому на чашу весов необходимо положить дополнительный груз массой 32 г.
Чтобы расплавить свинец массой m требуется энергия Q=Q1+Q2, где Q1 - энергия, необходимая чтобы нагреть свинец до температуры плавления, а Q2 - энергия, необходимая на само плавление. Q1=C*m*(dT), где С - удельная теплоёмкость свинца, m - масса свинца, dT=Tp-T1 разница между температурой плавления (Tp) и текущей температурой свинца (T1=403 К =130 Цельсия). Q2=A*m, где A - удельная теплота плавления свинца. Эта энергия Q должна составлять 90% от кинетической энергии пули E=0.5mv^2. То есть получили уравнение 0.9*0.5mv^2=Q; Отсюда находим минимальную скорость пули: v=SQRT(Q/(0.45m)); v=SQRT((C*m*(dT)+A*m)/(0.45m)); v=SQRT((C*(dT)+A)/(0.45)); v=SQRT((C*(Tp-T1)+A)/(0.45)); Осталось подставить значения (смотри в справочнике)
ρв =1000 кг/м³
и плотность стали
ρс =7800 кг/м³
Определим объем воды, вытесненной 0.25 кг стальным шариком
mc= ρс·V
V= mc/ρс
Теперь определим массу воды, вытесненной шариком с этим объемом
mв= ρв·V
mв= ρв· mc/ρс
mв=0.032 кг
mв=32 г
По закону Архимеда в воде действует выталкивающая сила на стальной шарик равная весу вытесненной воды массой 32 г.
По третьему закону Ньютона сила, действующая на шарик равна силе действующей со стороны шарика на стакан с водой.
Поэтому на чашу весов необходимо положить дополнительный груз массой 32 г.
Q1=C*m*(dT), где С - удельная теплоёмкость свинца, m - масса свинца, dT=Tp-T1 разница между температурой плавления (Tp) и текущей температурой свинца (T1=403 К =130 Цельсия).
Q2=A*m, где A - удельная теплота плавления свинца.
Эта энергия Q должна составлять 90% от кинетической энергии пули E=0.5mv^2. То есть получили уравнение 0.9*0.5mv^2=Q; Отсюда находим минимальную скорость пули:
v=SQRT(Q/(0.45m));
v=SQRT((C*m*(dT)+A*m)/(0.45m));
v=SQRT((C*(dT)+A)/(0.45));
v=SQRT((C*(Tp-T1)+A)/(0.45));
Осталось подставить значения (смотри в справочнике)