с задачей по физике круг объемом 21,2*10^3 м^3 погружен в морскую воду и поддерживает человека весом 712 Н так, что над водой находится 0,1 объема его тела. Средняя плотность тела человека 1,2*10^3 кг/м^3. Определить среднюю плотность материала, из которого сделан спа-сательный круг. Плотность морской воды 1,1*10^3 кг/м^3.
Дано:
m = 3 кг
h = 5 м
h' = 2 м
g = 10 м/с²
Еп(h'), Ек(h') - ?
Закон сохранения механической энергии:
Если на тело не действуют силы трения, то его механическая энергия E - сумма потенциальной и кинетической энергий (Еп + Ек) - сохраняется в любой момент времени, пока тело движется.
Математически закон представляется так:
E = Еп + Ек - механическая энергия
Е = Е
Еп + Ек = Еп' + Ек'
mgh + mv²/2 = mgh' + mv'²/2
В условиях задачи ничего не говорится о силе трения воздуха. Но подразумевается, что эта сила отсутствует, потому что задача явно на применение закона сохранения механической энергии.
Тело падает свободно. Это значит, что падает оно с начальной скоростью, равной нулю. В момент начала своего падения тело обладает только потенциальной энергией, т.к. ещё не движется (потому что кинетическая энергия - это энергия тела, когда оно движется). Механическая энергия равна:
Е = Еп + Ек = Еп + 0 = Еп = mgH
На высоте h' значение механической энергии тела по закону сохранения остаётся прежним:
Е = mgh' + Ек', то есть:
Е = Е
mgh = mgh' + Eк' - вот и всё. Значение потенциальной энергии на высоте h' можно высчитать отдельно, т.к. h' известно. А кинетическую найдём из полученного уравнения, выразив её:
Eп(h') = mgh' = 3*10*2 = 60 Дж
Eк' = mgH - mgh = mg(H - h) = 3*10*(5 - 2) = 3*10*3 = 90 Дж
Eк(h') = 90 Дж
ответ: 60 Дж, 90 Дж.
Объяснение:
№1
A=F*S
где F – сила тяжести (вес) ; S – путь
Переведем в систему СИ известные значения:
F=30000000 Н
S=4810 м
Подставим значения в формулу, получим:
А=30000000*4810=144300000000 Дж= 144300000 кДж
ответ: 144300000 кДж
№2
N=A/t
где А – работа, t – время.
N=(F*S)/t
где F – сила тяжести (вес), S – путь, t – время
N=(m*g*S)/t
где m– масса, g – ускорение свободного падения, S – путь, t – время
Пусть мальчик измерил скорость с секундомера и у него получилось х секунд, и измерил путь и у него получилось у метров, масса равняется z кг
g=10 Н/кг
N(1)=(z*10*y)/x= 10zy/x Вт
N=(m*g*h)/t
Пусть мальчик измерил скорость с секундомера и у него получилось х секунд, и измерил высоту на которую поднял груз и у него получилось у метров, масса равняется z кг
где m– масса, g – ускорение свободного падения, h – высота, t – время
N(2)=(z*10*y)/x= 10zy/x Вт
ответ: N(1)=N(2)=10zy/x Вт
№3
F=N/V
где N– мощность, V – скорость
Найдем мощность:
4*120=480 мВт
Переведем в систему СИ:
N=480 мВт = 480000000 Вт
V=950 км/ч= 263889 м/с
Подставим в формулу:
F=480000000 / 263889 ≈ 1818,94 Н
ответ: 1818,94 Н
№4
N= (m*g*h)/t
где m – масса, g– ускорение свободного падения, h– высота, t–время.
Найдем массу груза (молот)
m=F/g
F=1,5 кН=1500 Н
g=10 Н/кг
m=1500÷10=150 кг
Найдем мощность.
m=150 кг
g=10 Н/кг
h=0,8 м
t=2 с
N= (150*10*0,8)/2 = 1200/2 = 600 Дж
ответ: 600 Дж