Согласно закона Всемирного тяготения, сила притяжения F между космонавтом и Землей определяется формулой: F = G * m * Mз/ R^2. Где G - гравитационная постоянная, m - масса космонавта, Mз - масса Земли, R - расстояние между космонавтом и центром Земли.
R = Rорб + Rз.
F = G * m * Mз/ (Rорб + Rз)^2.
F = 6,67 * 10^-11 H*м^2/кг^2 * 70 кг * 6 *10^24 кг / ( 300000 м + 6400000 м)^2 = 624 Н.
ответ: сила тяжести космонавта на орбите F = 624 Н.
N - мощность горелки,
t - искомое время,
Q - затраченное количество теплоты.
Разберемся поэтапно с Q.
На что наша горелка будет затрачивать энергию?
- плавление льда: λ m(л)
- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)
- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)
Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).
Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:
N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,
откуда искомое время t:
t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.
Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):
t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,
t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,
t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,
t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин
m = 70 кг.
Rорб = 300 км = 300000 м.
Rз = 6400 км = 6400000 м.
G = 6,67 * 10^-11 H*м^2/кг^2.
Mз = 6 *10^24 кг.
F - ?
Согласно закона Всемирного тяготения, сила притяжения F между космонавтом и Землей определяется формулой: F = G * m * Mз/ R^2. Где G - гравитационная постоянная, m - масса космонавта, Mз - масса Земли, R - расстояние между космонавтом и центром Земли.
R = Rорб + Rз.
F = G * m * Mз/ (Rорб + Rз)^2.
F = 6,67 * 10^-11 H*м^2/кг^2 * 70 кг * 6 *10^24 кг / ( 300000 м + 6400000 м)^2 = 624 Н.
ответ: сила тяжести космонавта на орбите F = 624 Н.