Радиус вала махового колеса r = 10^–2 м. на вал намотан шнур, к концу которого привязан груз массой m = 0,2 кг. под действием силы тяжести груз опускается за время t = 5с с высоты h1 = 1,2 м, а затем вследствие вращения колеса по инерции он поднимается на высоту h2 = 0,8 м. определить момент инерции колеса.
! я на экзамене, !
η≅0.6 или 60%
Объяснение:
Механическая работа при поднятии груза A₀₁, Дж:
A₀₁=m*g*h; здесь
m - масса груза, кг
g - коэффициент перевода массы в вес на Земле, Н/кг
h - высота подъема груза, м
Работа, затраченная электродвигателем на подъем груза A₀₂, Дж
U - электрическое напряжение двигателя, В
I - ток нагрузки двигателя, А
t - время работы двигателя, с
η - КПД двигателя
A₀₁=A₀₂;
m*g*h=U*I*t*η;
η=m*g*h/(U*I*t);
Подставляем данные, и считаем без калькулятора:
η=150*10*12/(380*4*20)=15*3/(38*2)≅(3/2)*15/40=(3/2)*(3/8)=9/16≅9/15=3/5=6/10=0.6
С калькулятором:
η=150*10*12/(380*4*20)=0.592=59.2%
Из этой энергии на нагрев воды идёт только 25%, то есть в воду ушло энергии Q=0,25*2*q;
Удельная теплоёмкость воды равна C=4200 Дж/(кг*К). То есть, чтобы нагреть 1 кг волы на 1 градус Кельвина(Цельсия) нужно затратить 4200 Дж. Так как воды 50 л (что соответствует 50 кг), то на нагрев воды требуется энергия Q=C*m*dT, где dT - разность температур (то есть на сколько градусов нагрелась вода), её и надо найти.
Получаем уравнение: 0,25*2*12.3*10^6=4200*50*dT;
dT=(0,25*2*12.3*10^6)/(4200*50);
dT=29.3 К. (округлённо) (вода нагреется почти на 30 градусов Цельсия)