Зависимость потенциальной энергии п тела в центральном силовом поле от расстояния г до центра поля задается функцией п(r)=a/r2–b/r (а=6 мкдж·м2, в=0,3 мдж·м). определите, при каких значениях r максимальное значение принимают: 1) потенциальная энергия тела; 2) сила, действующая на тело.
Дано:
m = 1 кг
g = 10 м/с²
μ₁ = 0,1
μ₁₋₂ = 0,5
Найти:
F min -минимальная сила, при действии которой верхний брусок начинает скользить по нижнему
Пусть сила F действует горизонтально влево, тогда верхний брусок стремится остаться на месте, то есть сопротивляется сдвигу, при этом сила трения Fтр₁₋₂ < mgμ₁₋₂, действующая на верхний брусок, направлена также влево
И пока Fтр₁₋₂ не превысит значения mgμ₁₋₂ , верхний брусок будет покоиться на нижнем. Таким образом, условие начала взаимного проскальзывания:
Fтр₁₋₂ > mgμ₁₋₂
Нижний брусок при действии силы F стремится сдвинуться влево, при этом сила трения F тр₁ направлена вправо, туда же направлена сила Fтр₁₋₂ трения между брусками, действующая со стороны верхнего бруска на нижний. При этом
F тр₁ = 2mgμ₁
В момент начала проскальзывания бруском относительно друг друга
Fтр₁₋₂ = F - F тр₁
то есть
F - F тр₁ = Fтр₁₋₂
Или из условия взаимного проскальзывания брусков
F - F тр₁ > mgμ₁₋₂
F > 2mgμ₁ + mgμ₁₋₂
F > mg(2μ₁ + μ₁₋₂)
F > 1 · 10 ·(2 · 0.1 + 0.5)
F > 7 (H)
Сила F min = 7 H
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