Calor, Trabajo y temperatura act. 1 bachillerato

a) Calcula la velocidad de la bola.La llamas u.

Si m masa de la bala y M masa del péndulo, luego de la colisión inelastica, las cantidades de movimiento serán equivalentes, y el péndulo con la masa m incrustada, será impulsado hacia adelante con la velocidad v, tal que:

1/2 ( m+ M ) u^2 = aumento de la EP del conjunto = (m + M) gh  con h= altura de elevacion del pendulo.

u = velocidad de la bala al impactar = (m+M)/m ( 2gh)^0.5 = 2.6 / 0.1 ( 2 x 10 x 0.1)^2 = (2.6 x1.4142) / 0.1= 36.7 m/s.

b) Determina la temperatura final de la bola si consideramos que toda la energía cinética “perdida” en el choque se convierte en energía térmica que calienta la bola, que inicialmente se encuentra a 20 ºC.

Energía cinética de la bola antes de la colisión = 0.5 x 0.1 x 36.7^2 = 67.3 J.

Energia cinetica del conjunto despues de la colision = 0.5 x 2.6 x V( 2 x 10 x 0.1)^2 = 2.6 J.

Perdida de energía = 67.3 - 2.6 = 64.7 J. que seria la energía que calienta instantáneamente la bola al chocar.

Si la bola de acero de 0.1 Kg masa estaba inicialmente a 20 °C tienes:

Conociendo el Ce del acero = 120 Kcal/Kg °C ...

64.7 J = (120 KCal / kg °C)  x 0.1 Kg x (delta t ) =  12 ( Tf - 20)

Tf - 20 = 64.7/12= 5.40 °C ......................Tfinal bola = 25.4 °C.