Нужно сначала применить закон сохранения импульса к системе шар-затвор: начальный импульс системы (до выстрела) равен нулю, а потом состоит из импульсов шара и затвора. В проекции на направление движения шара имеем: 0 = m*v - M*u => M*u = m*v. m, v - масса и скорость шара M, u - масса и скорость затвора В момент остановки затвора вся кинетическая его энергия превращается в потенциальную энергию сжатой пружины, а деформация пружины и будет искомым расстоянием: M*u^2 / 2 = (M*u)^2 / (2*M) = (m*v)^2 / (2*M) = k*x^2 / 2. Отсюда x = m*v / корень (k*M) = 0,01*300 / корень (25000*0,2) = 0,042 (м)
начальный импульс системы (до выстрела) равен нулю, а потом состоит из импульсов шара и затвора. В проекции на направление движения шара имеем:
0 = m*v - M*u => M*u = m*v.
m, v - масса и скорость шара
M, u - масса и скорость затвора
В момент остановки затвора вся кинетическая его энергия превращается в потенциальную энергию сжатой пружины, а деформация пружины и будет искомым расстоянием:
M*u^2 / 2 = (M*u)^2 / (2*M) = (m*v)^2 / (2*M) = k*x^2 / 2.
Отсюда
x = m*v / корень (k*M) = 0,01*300 / корень (25000*0,2) = 0,042 (м)
m=200 г =0,2 кг
S=1 м
V₀=0 м/с
V₁=10 см/с=0,1 м/с
µ=0,02
кпд=80%
J=0,5 А
F=Fтяж+Fтр=Fтяж+µFтяж=Fтяж(1+µ) -векторная запись
F=Fтяж(1+µ)cos30=mg(1+µ)cos30=0.2*9.8(1+0.02)√3/2=1.73 H -сила прикладываемая к машине.
А₁=FS=1.73*1=1.73 Дж -работа по перемещению машины
h=Ssin30=1*0.5=0.5 м высота подъема машины на пути в 1 м
А₂=mgh=0.2*9.8*0.5=0.98 Дж - работа против сил тяжести.
A₃=mV₁²/2=0.2*0.1²/2=0.001 Дж -работа на кинетическую энергию
Аобщ=1,73+0,98+0,001=2,711 Дж
S=Vt/2 ⇒ t=2S/V=2*1/0.1=20 c -машина преодолела S=1м
Р=А/t=2.711/20=0.13555 Вт мощность необходимая для совершения работы А
кпд=Рполез/Рполное
Рпол=0,13555/0,8=0,17 Вт развивает двиг. машины
Р=U*J
U=P/J=0.17/0.5=0.34 В апряжение на зажимах батарейки