22

Решение: Нагревание детали ударами молота

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Энергия и импульс
ПовышеннаяФИПИ41998AРазвёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Ударная часть молота массой $10\ \text{т}$ свободно падает с высоты $2{,}5\ \text{м}$ на стальную деталь. Какую массу имеет стальная деталь, если после $32$ ударов она нагрелась на $20\ ^\circ\text{C}$? На нагревание расходуется $25\%$ энергии молота.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Масса ударной части молота равна $10\ \text{т} = 10000\ \text{кг}$. Потенциальная энергия молота перед одним ударом равна:

$$E_1 = mgh$$
2

За $32$ удара молот передаёт энергию $N mgh$. На нагревание детали расходуется только $25\%$ этой энергии:

$$Q = \eta N mgh$$
3

Количество теплоты, необходимое для нагревания стальной детали массой $M$ на $\Delta T$, равно:

$$Q = cM\Delta T$$
4

Приравняем полученную деталью теплоту к части энергии молота и выразим массу детали:

$$cM\Delta T = \eta N mgh,\quad M = \frac{\eta N mgh}{c\Delta T}$$

Подставим значения $\eta = 0{,}25$, $N = 32$, $m = 10000\ \text{кг}$, $h = 2{,}5\ \text{м}$, $c = 500\ \text{Дж/(кг\cdot ^\circ C)}$, $\Delta T = 20\ ^\circ\text{C}$ и $g = 10\ \text{Н/кг}$:

$$M = \frac{0{,}25\cdot 32\cdot 10000\cdot 10\cdot 2{,}5}{500\cdot 20} = 2000\ \text{кг}$$
Ответ

Масса стальной детали равна $2000\ \text{кг}$, или $2\ \text{т}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать, что на нагревание расходуется только $25\%$ энергии молота.

Умножить энергию одного удара не на $32$, а забыть учесть число ударов.

Использовать массу молота в тоннах без перевода в килограммы.

Не использовать удельную теплоёмкость стали $c = 500\ \text{Дж/(кг\cdot ^\circ C)}$.

Закрепить приёмВ теме «Энергия и импульс» ещё 138 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Энергия и импульс»: в ней 139 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.