Какое количество теплоты пошло на нагревание железной детали массой
3 кг, имеющей температуру 15о С до температуры 120 о С?

Для начала, оценим ситуацию практически.

Студент от начала состава вглубь него несколько десятков метров. Значит, в тот момент времени, когда он увидел в окне окончание проезжаемого моста, т.е. через секунд от начала отсчёта времени – нос электрички уже был высунут за пределы моста на эти самые несколько десятков метров. Т.е. понятно, что нос электрички достиг окончания моста МЕНЕЕ ЧЕМ ЗА секунд!

В то же время, понятно, что в самом начале отсчёта времени – студент находился вприжимку к носу электрички (внутри неё), а значит, она начала въезжать на мост как раз в начале отсчёта времени.

Теперь, рассчитаем задачу строго, по законам физики:

Согласно принципу относительности Галилея: «для того, чтобы найти вектор скорости тела относительно земли, нужно к вектору его скорости относительно транспорта прибавить вектор скорости транспорта».

В частности, в случае движения вдоль одной линии, принцип Галилея упрощается: «для того, чтобы найти проекцию скорости тела относительно земли, нужно к проекции его скорости относительно транспорта прибавить проекцию скорости транспорта».

Электричка движется вперёд со скоростью км/ч км/мин км/мин.

Студент относительно электрички движется НАЗАД (!) со скоростью км/ч км/мин.

Скорость студента относительно земли равна алгебраической сумме проекций км/мин.

Как следует из условия, в начале отсчёта времени студент находился точно на уровне начала моста, а в конце отсчёта времени – точно на уровне конца моста. Отсюда следует, что ровно за секунд минут, студент относительно земли переместился точно на длину моста. Найдём длину моста км/мин мин км м м .

Для ответа на поставленный в задаче вопрос нужно понять, в чём заключается этот вопрос. Взглянем на чертёж, приложенный к задаче. Из него легко понять, что от того момента времени, когда первый (!) вагон электрички начал въезжать на мост до того момента, как последний (!) вагон выехал с моста – всё это время электричка находилась на мосту. А значит за время, пока электричка находилась на мосту, она проехала ДВОЙНУЮ длину моста м .

Чтобы найти время в течение которого ВСЯ электричка проезжала по мосту, разделим путь, который она проделала за это время на её скорость:



сек сек сек сек .

О т в е т : полное время нахождения электрички на мосту, т.е., когда хотя бы какая-то её часть находилась на мосту, это и будет время, в течение которого электричка проехала мост. Это время сек .

На высоте h≅16 м.

Объяснение:

Полная механическая энергия тела в любой момент времени равна сумме кинетической и потенциальной энергий.

Eu= Ek + Ep;  Ek=mv^2/2;  Ep=mgh, где

Eu - полная механическая энергия тела, Дж

Ek - кинетическая энергия тела, Дж

Ep - потенциальная энергия тела, Дж

m - масса тела, кг

v - скорость тела, м/с

g - ускорение свободного падения, м/с^2

h - высота, на которую тело поднялось относительно нулевого уровня, м

В начальный момент времени (в момент, когда тело было подброшено вверх) потенциальная энергия тела равна 0 (тело начинает движение с нулевого уровня высоты, h=0) Ер = 0, и, следовательно, вся механическая энергия тела есть энергия кинетическая Eu = Ek + 0.

В процессе движения кинетическая энергия тела уменьшается (уменьшается скорость т.к. на тело действует ускорение свободного падения; тело тормозится силой тяжести), а потенциальная возрастает (высота тела над землей возрастает).

В какой-то момент, на некоторой высоте кинетическая энергия станет равной потенциальной.

Т.е первоначальная механическая энергия разделится пополам: Ep=Ek=Eu/2.

А мы можем вычислить величину Eu/2? Можем, если вспомним, что в нчальный момент времени вся механическая энергия равнялась кинетической. Т.е. на момент равенства энергий, каждая из них равняется:

Eu/2=(mv^2/2)/2;

Следовательно потенциальная энергия равна

Ep=Eu/2;   mgh=(mv^2/2)/2;  

mgh=mv^2/4;

выразим отсюда высоту h, и сократим на m:

h=v^2/(4g).

Подставим данные из условия, примем g=10 м/с^2

h=25^2/(4*10)=625/40≅16 м.