1. До выстрела пружина пистолета сжата, то есть обладает потенциальной энергией. В момент выстрела пружина разжимается, толкая снаряд, при этом её потенциальная энергия переходит в кинетическую энергию снаряда. Горизонтальное перемещение снаряда не меняет его энергию, но при этом он ещё и падает, значит его потенциальная энергия уменьшается, а точнее переходит в кинетическую (в добавок к начальной его кинетической энергии от пружины). Чем ниже снаряд, тем меньше его потенциальная энергия, и тем выше кинетическая (то есть и скорость движения). У самой земли прям перед падением его потенциальная энергия равна 0, а кинетическая максимальна.
2. Найдём скорость вылета V0 через начальную кинетическую энергию Eк0: Eк0 = m*V0²/2 Как говорилось выше, эта кинетическая энергия равна потенциальной энергии сжатой пружины Eпр: Eк0 = Eпр m*V0²/2 = Eпр Потенциальная энергия пружины жёсткостью k, сжатой на величину x: Eпр = k*x²/2, тогда m*V0²/2 = k*x²/2 m*V0² = k*x² V0 = √(k*x²/m) V0 = √(1800 Н/м * (4 см)² / 80 г) Переведу всё в СИ: V0 = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / 0,08 кг) V0 = √(36 м²/с²) V0 = 6 м/с
3. На высоте h =1 м снаряд обладал потенциальной энергией относительно земли: Eп = m*g*h Прям перед падением на землю вся эта потенциальная энергия перешла в кинетическую (в добавок к кинетической энергии от пружины). Тогда перед падением кинетическая энергия: Eк = Eпр + Eп Eк = k*x²/2 + m*g*h Распишем кинетическую энергию через массу m и искомую скорость V: m*V²/2 = k*x²/2 + m*g*h V = √(k*x²/m + 2*g*h) V = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / (0,08 кг) + 2 * 10 Н/кг * 1 м) V = √(56 м²/с²) V ≈ 7,5 м/с
Дано W=5кВт=5000Вт m=1,5т=1500кг h=25м ρв=1030кг/м³ ρб=2200кг/м³ Найти t W=A/t, где А- работа против силы F - равнодействующей силы тяжести и силы Архимеда. Откуда t=A/W А=F*h F=Fт-Fa Сила тяжести Fт=mg Сила Архимеда Fа=ρв*V*g, где V - объем вытесненной воды, g - ускорение свободного падения. g≈10Н/кг Объем вытесненной плитой воды равен объему плиты. m=ρб*V V=m/ρб Fа=ρв*(m/ρб)*g=(ρв/ρб)mg F=mg-(ρв/ρб)mg=mg (1-ρв/ρб) A=mgh(1-ρв/ρб) t=mgh(1-ρв/ρб)/W=1500кг*10Н/кг²* 25м (1 - (1030кг/м³ /2200кг/м³))/5000Вт = 15000Н* 25м *0,53/5000 Н*м/с= 3* 25 *0,53 с=39,75с≈40с
2. Найдём скорость вылета V0 через начальную кинетическую энергию Eк0:
Eк0 = m*V0²/2
Как говорилось выше, эта кинетическая энергия равна потенциальной энергии сжатой пружины Eпр:
Eк0 = Eпр
m*V0²/2 = Eпр
Потенциальная энергия пружины жёсткостью k, сжатой на величину x:
Eпр = k*x²/2, тогда
m*V0²/2 = k*x²/2
m*V0² = k*x²
V0 = √(k*x²/m)
V0 = √(1800 Н/м * (4 см)² / 80 г)
Переведу всё в СИ:
V0 = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / 0,08 кг)
V0 = √(36 м²/с²)
V0 = 6 м/с
3. На высоте h =1 м снаряд обладал потенциальной энергией относительно земли:
Eп = m*g*h
Прям перед падением на землю вся эта потенциальная энергия перешла в кинетическую (в добавок к кинетической энергии от пружины). Тогда перед падением кинетическая энергия:
Eк = Eпр + Eп
Eк = k*x²/2 + m*g*h
Распишем кинетическую энергию через массу m и искомую скорость V:
m*V²/2 = k*x²/2 + m*g*h
V = √(k*x²/m + 2*g*h)
V = √(1800 Н/м * (0,04 м)² / (0,08 кг) + 2 * 10 Н/кг * 1 м)
V = √(56 м²/с²)
V ≈ 7,5 м/с
W=5кВт=5000Вт
m=1,5т=1500кг
h=25м
ρв=1030кг/м³
ρб=2200кг/м³
Найти t
W=A/t, где А- работа против силы F - равнодействующей силы тяжести и силы Архимеда.
Откуда t=A/W
А=F*h
F=Fт-Fa
Сила тяжести Fт=mg
Сила Архимеда Fа=ρв*V*g, где V - объем вытесненной воды, g - ускорение свободного падения. g≈10Н/кг
Объем вытесненной плитой воды равен объему плиты.
m=ρб*V
V=m/ρб
Fа=ρв*(m/ρб)*g=(ρв/ρб)mg
F=mg-(ρв/ρб)mg=mg (1-ρв/ρб)
A=mgh(1-ρв/ρб)
t=mgh(1-ρв/ρб)/W=1500кг*10Н/кг²* 25м (1 - (1030кг/м³ /2200кг/м³))/5000Вт = 15000Н* 25м *0,53/5000 Н*м/с= 3* 25 *0,53 с=39,75с≈40с