Однородный рычаг удерживается силой F=50Н в равновесии в горизонтальном положении так, как показано на рисунке. Определите массу рычага m. Ускорение свободного падения считать равным g=10H/кг

ответ выразить в кг округлив до целых.

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать закон сохранения энергии.

Сначала рассчитаем тепловую энергию, которая была потрачена на нагревание воды до точки кипения. Для этого воспользуемся следующей формулой:

Q1 = m * c * Δt

где:
Q1 - тепловая энергия,
m - масса воды,
c - удельная теплоемкость воды,
Δt - изменение температуры.

В данном случае, начальная температура воды равна 30 °C, а температура кипения при нормальном атмосферном давлении равна 100 °C. Тогда Δt равно:

Δt = 100 °C - 30 °C = 70 °C

Подставляя значения в формулу, получим:

Q1 = m * 4200 Дж/(кг·°C) * 70 °C

Теперь рассчитаем тепловую энергию, которая была потрачена на образование пара. Для этого воспользуемся следующей формулой:

Q2 = m * L

где:
Q2 - тепловая энергия,
m - масса воды,
L - удельная теплота парообразования.

В данном случае, удельная теплота парообразования равна 2300000 Дж/кг. Подставляя значения в формулу, получим:

Q2 = m * 2300000 Дж/кг

Таким образом, сумма тепловых энергий равна израсходованной теплоте:

Q1 + Q2 = 51000000 Дж

m * 4200 Дж/(кг·°C) * 70 °C + m * 2300000 Дж/кг = 51000000 Дж

Раскроем скобки:

4200 * m * 70 + 2300000 * m = 51000000

Упростим уравнение:

294000 * m + 2300000 * m = 51000000

2574000 * m = 51000000

Разделим обе части на 2574000:

m = 51000000 / 2574000

m ≈ 19.8 кг

Округлим полученный результат до целого числа:

m ≈ 20 кг

Таким образом, масса воды около 20 кг.

Для того чтобы рассчитать силы, действующие на підшипники, необходимо использовать закон сохранения момента импульса. Закон гласит, что сумма моментов импульса до и после действия всех сил должна быть одинаковой.

Моментом импульса называется произведение силы на расстояние до точки приложения этой силы (момент силы). В данном случае момент силы равен произведению величины силы на расстояние до опорного пункта подшипников А и С.

Для понимания задачи, нам нужно определить координатную систему. Пусть начало координат будет в точке А, ось X будет проходить через А и окончание вала АС, а ось Y будет проходить перпендикулярно оси X через точку B.

Так как шило В находится на расстоянии 30 см от оси X, то его момент силы равен M = F * r = F * 0.3 м, где F - сила, действующая на шкилу В.

Также на вал АС действует сила тяжести клепки АС массой 5 кг. Давайте рассчитаем эту силу тяжести. Сила тяжести равна массе тела, умноженной на ускорение свободного падения g (g = 9.8 м/с^2). Таким образом, сила тяжести клепки АС равна F_ас = m_ас * g = 5 кг * 9.8 м/с^2.

Из закона сохранения момента импульса следует, что момент силы на шкиле С равен моменту силы на шкиле А плюс момент силы на шкиле В. Обозначим F_с - силу, действующую на шкилу С.

Таким образом, у нас есть два уравнения:
M_ас = F_с * r_с
M = F_с * r_с + F_ас * r_ас

Мы знаем, что r_ас = 1 м, r_с = 0.2 м (так как шкила С находится на 20 см от оси X), и F_ас, F и r_ас нам нужно найти.

Теперь мы можем решить эту систему уравнений методом замены или сложением.

Следуя шагам решения, мы получим:
M_ас = F_с * r_с
M = F_с * r_с + F_ас * r_ас

M_ас = F_с * 0.2 м
M = F_с * 0.2 м + F_ас * 1 м

Подставим значения второго уравнения из первого:
F_с * 0.2 м + F_ас * 1 м = F_с * 0.5 м * * (5 кг * 9.8 м/с^2) * 0.2 м + F_ас * 1 м = (5 кг * 9.8 м/с^2) * 0.5 м
0.98 кг/с^2 * F_ас + F_ас = 24.51 кг * м/с^2
1.98 кг/с^2 * F_ас = 24.51 кг * м/с^2

Теперь найдем F_ас:
F_ас = 24.51 кг * м/с^2 / 1.98 кг/с^2
F_ас ≈ 12.38 кг * м/с^2

Теперь найдем F_с, подставив этот результат в первое уравнение:
M_ас = F_с * 0.2 м
F_с = M_ас / 0.2 м
F_с = 12.38 кг * м/с^2 / 0.2 м
F_с ≈ 61.9 кг * м/с^2

Таким образом, сила, действующая на подшипник А, равна примерно 61.9 кг * м/с^2, а сила, действующая на подшипник С, равна примерно 12.38 кг * м/с^2.