Угловой рычаг находится в равновесии под действием двух сил: пружины с силой натяжения 15 Н и груза массой 2 кг. Определите длину х плеча с грузом, если известна длина другого плеча. ответ выразите в сантиметрах

Показать ответ

Ответ:

Aznabaev09

06.10.2021 03:42

Q1=mc10 =20 кг × 2100 дж/кг ·°с ×10 °= 42000 дж - теплота для нагревания льда до 0 градусов .
Q2=mλ= 20кг × 330000 дж/кг= 6600000 дж- теплота , которая потребуется для того , чтобы расплавить лёд.
Q3=mc'60 = 20 кг × 4200 дж/кг·°с × 60 °= 5040000 дж- теплота , которая нужна для нагревания воды до 60 градусов.
η=Асов/ Апол . Асов = Q1 + Q2 + Q3 =12060000 дж , η= 0,4 Отсюда находим Апол= Асов/ η=12060000/ 0,4= 30150000 дж
Апол = М ×p , где М - вес дров , p - удельная теплоёмкость сгорания = 10200000 дж/кг ... Отсюда М= Апол/ р = 30150000/ 10200000 = 2.96кг ≈3 кг

0,0(0 оценок)

Ответ:

kata198722

16.05.2022 14:47

Нарисуйте картинку. Угол между центром кольца и вертикалью назовем $\Phi$ . Угол, на который повернулось колесо (само) относительно состояния в положении равновесия, обозначим $\varphi$ . Радиус кольца -

, радиус ямы -

.
В задаче три вида энергии: кинетическая поступательного движения, кинетическая вращательного и потенциальная. Посчитаем каждую из них глядя на картинку.
Кин. эн. поступ. движения:
$T_\mathrm{tr.}=\frac 12 mv_\mathrm{m.c.}=\frac 12 m (R-r)^2\dot\Phi^2;$
Вращательного:
$T_\mathrm{spin}=\frac 12 mr^2\dot\varphi^2=\frac 12 mR^2\dot\Phi^2$
(здесь использована кинематическая связь между углами $\varphi r=\Phi R$ )
И потенциальная:
$\Pi=mgh_\mathrm{m.c.}=mg(R-r)(1-\cos \Phi)=\frac 12mg(R-r) \Phi^2$
(последнее равенство, на самом деле, приближенное. Здесь использована малость угла $\Phi$ , а именно, первые два члена разложения косинуса в ряд Тейлора: $\cos x=1-\frac{x^2}{2}+o(x^4)$ ).
Полная энергия в процессе движения, конечно, сохраняется. Так и запишем.
$\frac 12 m(R-r)^2\dot\Phi^2+\frac 12 mR^2\dot\Phi^2+\frac 12mg(R-r)\Phi^2=\mathrm{const}.$
Вообще, по школьному алгоритму нужно сейчас это уравнение продифференцировать по времени, но можно этого и не делать, а вместо этого сказать такие слова: уравнение вида $\dot y^2+\omega^2 y^2=\mathrm{const}$ является тем, что в теоретической механике называется первым интегралом уравнения гармонического осциллятора $\ddot y+\omega^2 y=0$ . Омеги, стоящие перед вторыми членами в этих уравнениях в силу некоторых, скорее даже, математических причин, совпадают.
Ну и все тогда, пишем квадрат круговой частоты, внимательно глядя на закон сохранения энергии.
$\omega^2=\frac{mg(R-r)}{m(R-r)^2+mR^2}\longrightarrow\boxed{T=2\pi\left(\frac{(R-r)^2+R^2}{g(R-r)}\right)^{1/2}}$
Обратите внимание, что ответ не зависит от массы кольца!

P.S. можно похулиганить немножко, предположив, что r^2=o(R)

, то есть, что радиус ямы намного больше радиуса кольца. Тогда выражение для периода вырождается в соответствии с предположением (по рабоче-крестьянски, мы тут пренебрегаем квадратом радиуса кольца), в более красивый ответ: $T=\pi\sqrt{\frac{2g}{R}}.$
Обратите внимание, что в этом приближении ответ не зависит даже от радиуса кольца, но зависит, конечно, от радиуса ямы (который в условии очень напрасно не дан). Последнее легко видеть, положив радиус ямы равным бесконечности. Тогда у нас задача превращается в катание колеса по плоскости. В этом случае никаких колебаний нет, а формально, их период равен бесконечности. Теперь ясно, что ответ обязательно должен зависеть от радиуса ямы.

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика