Решение: Теплота при падении шарика
Маленький свинцовый шарик объёмом $0{,}01\ \text{см}^3$ равномерно падает по вертикали в воде. Какое количество теплоты выделится при перемещении шарика на $6\ \text{м}$?
Решение по шагам
4 шагаПереведём объём шарика в единицы СИ:
$$V=0{,}01\ \text{см}^3=0{,}01\cdot10^{-6}\ \text{м}^3=1\cdot10^{-8}\ \text{м}^3$$Так как шарик движется равномерно, его кинетическая энергия не изменяется. Работа силы тяжести расходуется на работу против выталкивающей силы и сопротивления воды. Поэтому количество выделившейся теплоты равно работе силы сопротивления:
$$Q=F_\text{сопр}h=(mg-F_A)h$$Масса шарика и сила Архимеда выражаются через плотности свинца и воды:
$$m=\rho_\text{свинца}V,\quad F_A=\rho_\text{воды}Vg$$Подставим значения, приняв $g=10\ \text{Н/кг}$:
$$Q=(\rho_\text{свинца}-\rho_\text{воды})Vgh=(11300-1000)\cdot1\cdot10^{-8}\cdot10\cdot6=6{,}18\cdot10^{-3}\ \text{Дж}$$$Q=6{,}18\cdot10^{-3}\ \text{Дж}$
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать выталкивающую силу воды.
Использовать объём $0{,}01\ \text{см}^3$ без перевода в кубические метры.
Считать работу силы тяжести полностью выделившимся теплом.