На сколько уменьшится атмосферное давление Ро 3D 100 кПа при подъеме наблюдателя над поверхностью Зем- ли на высоту h%3D 100 м? Считать, что температура воздуха равна 300 К и не изменяется с высотой
Вес балки 320кг ·10 м/с² = 3200 Н приложен с центре балки на расстоянии (2,5м - 2·0,15м): 2 =1,1м груз весом 200кг · 10м/с² = 2000 Н привешен на расстоянии 0,8м от правого конца и на расстоянии 2,2м - 0,8 = 1,4м от левого конца. балка находится в равновесии, поэтому сумма моментов относительно каждой из опор должна быть равна нулю момент Мпр = 3200 · 1,1 + 2000 · 0,8 - Rл · 2,2 = 0 Rл = (3520 + 1600):2,2 ≈ 2327,3 Н момент Мл = -3200 · 1,1 - 2000 · 1,4 + Rпр · 2,2 = 0 Rпр = (3520 + 2800) : 2,2 ≈ 2872,7 Н Проверка: Сумма реакций опор должна быть равна суммарному весу балки и груза 2327,3 + 2872,7 = 3200+2000 Получаем тождество 5200 ≡ 5200 значит, задача решена верно ответ: Сила давления на правую опору 2872,7 Н Сила давления на левую опору 2327,3 Н
так как шарики с зарядом q каждый сначала находятся на расстоянии l друг от друга, то силу отталкивания между ними f0 можно найти из закона кулона по такой формуле:
f0=kq2l2(1)
изначально каждый из шариков будет находиться в равновесии под действием трёх сил: силы тяжести mg, силы натяжения нити t0 и силы кулоновского отталкивания f0 (смотрите левую часть схемы к решению). учитывая (1), запишем первый закон ньютона в проекции на оси x и y:
⎧⎩⎨t0⋅cosα=mgt0⋅sinα=kq2l2
поделим нижнее равенство системы на верхнее, тогда получим:
tgα=kq2mgl2(2)
после того как один из шаров разрядят, между шарами исчезнет сила отталкивания, они придут в движении и, столкнувшись, разделят заряд q одного из шариков поровну (то есть теперь на каждом из шаров заряд равен q2). далее шары опять разойдутся так, что расстояние между ними станет равным l (смотрите правую часть схемы). теперь сила отталкивания между шариками f по закону кулона равна:
f=kq24l2(3)
теперь на каждый шарик действуют три силы: сила тяжести mg, сила натяжения нити t и сила кулоновского отталкивания f. шарики опять находятся в равновесии, поэтому, учитывая (3), опять запишем первый закон ньютона в проекциях на оси координат:
⎧⎩⎨t⋅cosβ=mgt⋅sinβ=kq24l2
аналогично поделим нижнее равенство на верхнее:
tgβ=kq24mgl2(4)
теперь поделим (2) на (4):
tgαtgβ=kq2⋅4mgl2mgl2⋅kq2 tgαtgβ=4l2l2
в условии сказано, что шарики подвешены на длинных нитях, значит углы α и β — малые, поэтому справедливо равенство sinα≈tgα и sinβ≈tgβ. тогда:
sinαsinβ=4l2l2
из рисунка понятно, что sinα=l2a и sinβ=l2a (здесь a — длина нити), значит:
(2,5м - 2·0,15м): 2 =1,1м
груз весом 200кг · 10м/с² = 2000 Н привешен на расстоянии 0,8м от правого конца и на расстоянии 2,2м - 0,8 = 1,4м от левого конца.
балка находится в равновесии, поэтому сумма моментов относительно каждой из опор должна быть равна нулю
момент Мпр = 3200 · 1,1 + 2000 · 0,8 - Rл · 2,2 = 0
Rл = (3520 + 1600):2,2 ≈ 2327,3 Н
момент Мл = -3200 · 1,1 - 2000 · 1,4 + Rпр · 2,2 = 0
Rпр = (3520 + 2800) : 2,2 ≈ 2872,7 Н
Проверка: Сумма реакций опор должна быть равна суммарному весу балки и груза
2327,3 + 2872,7 = 3200+2000
Получаем тождество
5200 ≡ 5200
значит, задача решена верно
ответ: Сила давления на правую опору 2872,7 Н
Сила давления на левую опору 2327,3 Н
так как шарики с зарядом q каждый сначала находятся на расстоянии l друг от друга, то силу отталкивания между ними f0 можно найти из закона кулона по такой формуле:
f0=kq2l2(1)изначально каждый из шариков будет находиться в равновесии под действием трёх сил: силы тяжести mg, силы натяжения нити t0 и силы кулоновского отталкивания f0 (смотрите левую часть схемы к решению). учитывая (1), запишем первый закон ньютона в проекции на оси x и y:
⎧⎩⎨t0⋅cosα=mgt0⋅sinα=kq2l2поделим нижнее равенство системы на верхнее, тогда получим:
tgα=kq2mgl2(2)после того как один из шаров разрядят, между шарами исчезнет сила отталкивания, они придут в движении и, столкнувшись, разделят заряд q одного из шариков поровну (то есть теперь на каждом из шаров заряд равен q2). далее шары опять разойдутся так, что расстояние между ними станет равным l (смотрите правую часть схемы). теперь сила отталкивания между шариками f по закону кулона равна:
f=kq24l2(3)теперь на каждый шарик действуют три силы: сила тяжести mg, сила натяжения нити t и сила кулоновского отталкивания f. шарики опять находятся в равновесии, поэтому, учитывая (3), опять запишем первый закон ньютона в проекциях на оси координат:
⎧⎩⎨t⋅cosβ=mgt⋅sinβ=kq24l2аналогично поделим нижнее равенство на верхнее:
tgβ=kq24mgl2(4)теперь поделим (2) на (4):
tgαtgβ=kq2⋅4mgl2mgl2⋅kq2 tgαtgβ=4l2l2в условии сказано, что шарики подвешены на длинных нитях, значит углы α и β — малые, поэтому справедливо равенство sinα≈tgα и sinβ≈tgβ. тогда:
sinαsinβ=4l2l2из рисунка понятно, что sinα=l2a и sinβ=l2a (здесь a — длина нити), значит:
l⋅2a2a⋅l=4l2l2 ll=4l2l2 4l3=l3 l=l4–√3посчитаем ответ:
l=0,054–√3=0,031м