При падении металлического шара на свинцовую пластину происходит следующий переход энергии:
Потенциальная энергия шара, обусловленная его высотой, превращается в кинетическую энергию, когда шар достигает поверхности пластины. Энергия потенциальная = M1 * g * h, где M1 - масса шара, g - ускорение свободного падения, h - высота падения.
При контакте шара с пластиной происходит упругий удар, и кинетическая энергия шара передается на пластину. Часть энергии идет на переход внутренней энергии, вызывая деформацию пластины, а остальная часть превращается в тепловую энергию.
Чтобы найти количество теплоты, выделившейся при ударе, нужно учесть, что энергия сохраняется и вся кинетическая энергия шара превращается в тепловую энергию. Энергия кинетическая = M1 * v^2 / 2, где v - скорость шара перед ударом (равна 0 в данном случае).
Из выделенной теплоты для нагрева пластины будет использовано 80%. Теплота нагревания пластины = энергия кинетическая * 80% = M1 * v^2 / 2 * 80%.
Чтобы найти на сколько градусов нагрелась пластина, используем специфическую теплоемкость свинца (C) и массу пластины (m2). Теплота, выделившаяся при нагревании пластины, равна массе пластины на изменение температуры пластины на ΔT, умноженную на специфическую теплоемкость свинца: Теплота = m2 * C * ΔT.
Теплота, выделившаяся при нагревании пластины, равна теплоте, использованной для нагревания пластины: m2 * C * ΔT = M1 * v^2 / 2 * 80%.
Теперь можно рассчитать ΔT, на которую нагрелась пластина:
ΔT = (M1 * v^2 / 2 * 80%) / (m2 * C).
