Вагон с песком общей массы 20 т едет по инерции по горизонтальному участку железной дороги со скоростью 2 м/с. В вагон падает 5 т песка и остается в нем. Определите скорость вагона после падения песка. Считайте, что g = 10 м/с2. * 1) 1,6 м/с
2) 2 м/с
3) 2,5 м/с
4) 16 м/с
5) 25м/с
объяснения решения откуда получился ответ
1) Для начала, нам необходимо определить эквивалентную (общую) емкость батареи конденсаторов. В задании дан вариант 12, где смешанное соединение конденсаторов показано на рисунке 1.12. На схеме видно, что есть два параллельно соединенных конденсатора (С1 и С2), а затем они соединены последовательно с конденсатором С3.
Для определения эквивалентной емкости батареи смешанных конденсаторов, нам нужно использовать формулу для расчета общей емкости соединения конденсаторов параллельно и последовательно.
1.1) Посчитаем эквивалентную емкость конденсаторов С1 и С2, которые соединены параллельно:
В данном случае, мы просто складываем емкости: Сэкв = С1 + С2.
1.2) Теперь мы можем рассчитать эквивалентную емкость конденсаторов Сэкв и С3, которые соединены последовательно:
Для этого используем формулу:
1/Собщ = 1/Сэкв + 1/С3.
2) Теперь, когда мы определили эквивалентную емкость батареи конденсаторов, можем перейти ко второму вопросу: заряд каждого конденсатора.
Для расчета заряда каждого конденсатора мы можем использовать формулу:
Q = C * U, где Q - заряд, C - емкость, U - напряжение.
2.1) Рассчитаем заряд конденсатора С1:
Q1 = C1 * U1.
2.2) Точно так же, рассчитаем заряд конденсатора С2:
Q2 = C2 * U2.
2.3) Наконец, определим заряд конденсатора С3:
Q3 = C3 * U3.
3) Теперь, когда у нас есть заряд каждого конденсатора, можем перейти к третьему вопросу: напряжение на каждом конденсаторе.
3.1) Напряжение на конденсаторе С1 равно: U1.
3.2) Напряжение на конденсаторе С2 равно: U2.
3.3) Напряжение на конденсаторе С3 равно: U3.
4) Наконец, перейдем к последнему вопросу: энергия каждого конденсатора.
Для расчета энергии каждого конденсатора мы можем использовать формулу:
E = (1/2) * C * U^2, где E - энергия, C - емкость, U - напряжение.
4.1) Рассчитаем энергию конденсатора С1:
E1 = (1/2) * C1 * U1^2.
4.2) Точно так же, рассчитаем энергию конденсатора С2:
E2 = (1/2) * C2 * U2^2.
4.3) И, наконец, найдем энергию конденсатора С3:
E3 = (1/2) * C3 * U3^2.
Важно отметить, что для расчетов необходимо знать значения емкостей (С1, С2, С3) и напряжения (U1, U2, U3), которые в данном случае заданы в таблице 1.1. Подставив эти значения в соответствующие формулы, мы можем рассчитать ответы на каждый из вопросов задачи.
Загрузка таблицы вместе с рисунком 1.12 не предоставлена, поэтому я не могу продемонстрировать полное решение для варианта 12. Однако, с помощью вышеуказанных шагов и представленных формул, вы сможете решить эту задачу самостоятельно, используя данные из своего учебника или лекций по физике.
Средняя кинетическая энергия (Ek) молекул газа можно выразить следующей формулой:
Ek = (3/2) * k * T
где k - постоянная Больцмана (1,38 * 10^-23 Дж/К) и T - температура газа в кельвинах.
Давление (P) газа связано с его средней кинетической энергией следующим образом:
P = (N/V) * Ek
где N - количество молекул газа, V - объем газа.
Молярная масса газа (M) связана с его массой (m) и количеством молей (n) формулой:
m = M * n
В данной задаче нам известны следующие данные:
Молярная масса аргона (M) = 40 * 10^-3 кг/моль
Масса молекул аргона (m) = 2 кг = 2000 г
Объем сосуда (V) = 2 м^3
Давление газа (P) = 3 * 10^5 Па
1) Найдем количество молекул аргона в системе (N) по формуле:
N = (m / M) * N_A
где N_A - постоянная Авогадро (6,02 * 10^23 молекул/моль).
N = (2000 г / (40 * 10^-3 кг/моль)) * (6,02 * 10^23 молекул/моль)
N = 3,01 * 10^26 молекул
2) Теперь мы можем найти значение средней кинетической энергии (Ek) по формуле:
Ek = (3/2) * k * T
Для этого нам нужно найти значение температуры(T).
3) Для нахождения Т необходимо использовать формулу идеального газа:
P * V = n * R * T
где R - универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль * К)), n - количество молей.
Мы уже нашли количество молекул N, но для нахождения n мы должны разделить его на число Авогадро:
n = N / N_A
n = (3,01 * 10^26 молекул) / (6,02 * 10^23 молекул/моль)
n = 5 моль
Подставляем полученное значение n в формулу идеального газа:
P * V = n * R * T
3 * 10^5 Па * 2 м^3 = 5 моль * 8,31 Дж/(моль * К) * T
T = (3 * 10^5 Па * 2 м^3) / (5 моль * 8,31 Дж/(моль * К))
T ≈ 14474 К
4) Теперь, используем значение найденной температуры T, чтобы найти среднюю кинетическую энергию (Ek):
Ek = (3/2) * k * T
Ek = (3/2) * (1,38 * 10^-23 Дж/К) * 14474 К
Ek ≈ 3,18 * 10^-21 Дж
Таким образом, средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул аргона равна примерно 3,18 * 10^-21 Дж.