Тветь: Задание 15-17
Изогнутая деталь, подвешенная на вертикальных нитях к массивному
неоднородному рычагу, находится в равновесии, как показано на рисунке.
Сила натяжения одной нити равна 5H, а второй - 2 Н Рычаг находится
в горизонтальном положении и действует на небольшую опору с силой 10 Н.
Ускорение свободного падения равно 10 Hкт.
15) Чему равна масса детали? ответ выразите в граммах, округлите до целого
числа ( )
16) Чему равна масса рычага? ответ выразите в граммах, округлите
до целого числа ( )
17) На каком расстоянии от опоры находится центр тяжести рычага если длина
рычага 30 см? ответ выразите в см, округлите до целого числа. ( )
ответы:
15)
16)
17)​

Изначально камень, находясь на высоте h и обладая начальной скоростью v0, обладает только потенциальной энергией mgh и кинетической (m v0²)/2

достигая максимальной высоты H, камень по-прежнему обладает потенциальной энергией mgH и кинетической (m v'²)/2. скорость v' в момент прохождения камнем высоты H равна горизонтальной компоненте скорости (вертикальная отсутствует), т.е. v' = v0 cosα

запишем закон сохранения энергии:

mgh + (m v0²)/2 = mgH + (m v0² cos²α)/2

H = h + (v0² sin²α)/(2g) - максимальная высота, которой достигнет камень. посчитаем:

H = 10 + (400*0.75)/20 = 25 м

дальность полета L равна L = v0 cosα t (движение вдоль горизонтальной оси является равномерным)

время полета t будет складываться из времени движения t1 до высоты H и времени движения t2 спуска с нее: t = t1 + t2

рассмотрим изменение вертикальной компоненты скорости до высоты H:

0 = v0 sinα - gt1

t1 = (v0 sinα)/g

рассмотрим изменение вертикальной компоненты скорости до h' = 0:

- vy = - gt2

t2 = vy/g

скорость vy определим из закона сохранения энергии:

mgH + (m v0² cos²α)/2 = (m v²)/2

скорость v в момент падения будет находиться следующим

v² = vx² + vy² = v0² cos²α + vy². с учетом этого получаем:

vy = √(2gH). тогда t2 = √((2H)/g)

полное время полета: t = (20*0.866)/10 + sqrt(50/10) ≈ 4 c

дальность полета: L = 10*4 = 40 м

Чтобы расплавить лёд, нужно, во-первых, нагреть его до температуры плавления, т.е. до 0 градусов. Для этого требуется количество теплоты Q1=2100*2*(0-(-10))=42000 Дж. Затем лёд начинает плавиться, и для его плавление необходимо количество теплоты Q2=340000*2=680000 Дж. Значит, для плавления льда необходимо количество теплоты Q3=Q1+Q2=722000 Дж. При конденсации пара выделяется количество теплоты Q4=2300000*0,2=460000 Дж. При остывании получившейся воды до 0 градусов выделится количество теплоты Q5=4200*0,2*100=84000 Дж. Так как Q4+Q5<Q3, то очевидно, что энергии, выделяющейся при конденсации пара и последующем остывании образовавшейся воды, не хватит для плавления всего льда. Но так как Q4+Q5>Q1, то часть льда расплавится и в сосуде останется вода и часть льда при нулевой температуре. ответ: 1) не расплавится,  2) 0 градусов.