Для решения задачи определим, сколько потенциальной энергии шайба теряет, когда она скатывается с наклонной плоскости, и как эта энергия преобразуется в тепло из-за трения.
Потенциальная энергия (P.E.): Рассчитаем потенциальную энергию, которая была у шайбы в начале. Формула для потенциальной энергии: \[ P.E. = m \cdot g \cdot h \] где:
- \( m = 0.2 \, \text{кг} \) (масса шайбы),
- \( g = 10 \, \text{м/с}^2 \) (ускорение свободного падения),
- \( h = 60 \, \text{м} \) (высота наклонной плоскости).
Подставим значения: \[ P.E. = 0.2 \cdot 10 \cdot 60 = 120 \, \text{Дж} \]
Кинетическая энергия (K.E.): Рассчитаем кинетическую энергию шайбы в момент, когда она достигает основания плоскости. Формула для кинетической энергии: \[ K.E. = \frac{1}{2} m v^2 \] где:
- \( v = 2 \, \text{м/с} \) (скорость у основания плоскости).
Подставим значения: \[ K.E. = \frac{1}{2} \cdot 0.2 \cdot (2)^2 = \frac{1}{2} \cdot 0.2 \cdot 4 = 0.4 \, \text{Дж} \]
Количество теплоты (Q): Количество теплоты, выделяющееся из-за трения, можно найти, вычитая кинетическую энергию из потенциальной энергии: \[ Q = P.E. - K.E. = 120 \, \text{Дж} - 0.4 \, \text{Дж} = 119.6 \, \text{Дж} \]
Таким образом, величина количества теплоты \( Q \), выделяющегося при помощи трения, равна 119.6 Дж.