Гелий в количествеv = 0,1 моля находится в горизонтальном закреплённом цилиндре с поршнем, который может без трения перемещаться в цилиндре и вначале удерживается в равновесии
силой f1 = 200 н. при этом среднеквадратичная скорость движения атомов гелия составляет v1 = 1100 м/с. затем гелий стали нагревать, а поршень удерживать в равновесии, медленно сдвигая
его и постепенно увеличивая действующую на него силу. когда эта сила равнялась f2 = 300 н, среднеквадратичная скорость движения атомов гелия стала равной v2 = 1500 м/с. на какое расстояние
δl от исходного положения при этом сдвинулся поршень?
Объяснение:
Дано:
m1 = l,5 кг
m2 = 3 кг
a -?
Второй закон Ньютона для первого груза
где равнодействующая сила
Проекции на оси
Y:
Сила натяжения нити
Второй закон Ньютона для второго груза
где равнодействующая сила
Проекции на оси
Y:
Тогда, подставив выражение для силы натяжения нити, получим
Ускорение тела
На блок действуют силы натяжения нити и сила, уравновещивающая силу натяжения пружины весов.
Т.к. блок находится в равновесии
Проекции на ось Y
Y:
Учитывая, что
находим показания весов
PS Обычно весы показывают вес не в ньютонах, а в килограммах. Тогда
начальная деформация h
массы брусков m1, m2
скорость первого бруска в момент когда отпускают второй
m1 v1^2 / 2 = k h^2 / 2
v1 = h корень (k / m1)
ведём отсчёт времени и координат брусков от момента и положений, когда отпускают второй
d^2 x1 / dt^2 = - k/m1 (x1-x2), d^2 x2 / dt^2 = - k/m2 (x2-x1)
dx1 / dt = v1 при t = 0, dx2 / dt = 0 при t = 0
вычитая из первого второе получим
d^2 (x1-x2) / dt^2 = (-k/m1 - k/m2) (x1-x2)
откуда ясно, что величина (x1-x2) будет испытывать гармонические колебания с частотой омега = корень (k/m1 + k/m2)
в начальный момент d(x1-x2) / dt = v1, x1-x2 = 0
при нулевой координате скорость максимальна
амплитуда равна максимальная скорость делить на частоту
A = v1 / омега = h корень (k / m1) / корень (k/m1 + k/m2) =
= h корень (1/m1) / корень (1/m1 + 1/m2) = h корень (m2/(m1+m2))
амплитуда величины x1-x2 это и есть максимальная деформация пружины
10 * корень (16/25) = 8