В цилиндре, площадь основания которого равна 100 см2, находится воздух при температуре 285 К. На высоте 38 см от основания цилиндра размещено поршень, на котором находится гиря массой 100 кг. Какую работу должно осуществить воздуха, если его нагреть до 300 К? Атмосферное давление нормальное. Трением и массой поршня пренебречь.
m = 3,6 т = 3600 кг.
g = 10 м/с2.
V = 72 км/ч = 20 м/с.
R = 100 м.
P - ?
При прохождении автомобилем нижней точки вогнутого моста, на него действует 2 силы: сила тяжести Fт, направленная вертикально вниз, сила N, с которой поверхность моста давит на автомобиль, направленная вертикально вверх.
m * a = Fт + N - 2 закон Ньютона в векторной форме.
Для проекций на вертикальную ось, которая направленная вертикально вверх, 2 закон Ньютона примет вид: m * a = - Fт + N.
N = m * a + Fт.
Силу тяжести Fт выразим формулой: Fт = m * g.
N = m * a + m * g = m *(a + g).
Центростремительное ускорение а найдем по формуле: a = V2 / R.
N = m * (V2 / R + g).
3 закон Ньютона: N = Р.
Р = m * (V2 / R + g).
Р = 3600 кг * ((20 м/с)2 / 100 м + 10 м/с2) = 50400 Н.
ответ: в нижней точке вогнутого моста сила давления автомобиля на мост составляет Р = 50400 Н.
1.
Нет, определенная ее часть расходуется на нагрев в более холодный воздух
2.
Потеря тепловой энергии напрямую связана с общим физическим показателем - КПД. Коэффициент полезного действия представляет собой соотношение полезной к затраченной работе. Затраченная работа – сумма полезной энергии и потерь этой самой энергии. Таким образом достигнуть повышения КПД можно только максимальным, насколько это возможно, снижением потерь энергии. Все данные понятия связаны с законом сохранения энергии и законами термодинамики