Задание 1. Четыре резистора с одинаковым сопротивлением, каждое из
которых равно 3 Ом, соединены по схеме 1. Определить общее
сопротивление.
Задание 2.
Какую работу совершает ЭП при перемещении одного электрона в металлическом проводнике при
напряжении 220 В

Объяснение:

Замечание.

На чертежах принято размеры детали указывать в миллиметрах.

С учетом этого:

Дано:

a = 0,8 м

b = 0,5 м

c = 1 м

ρ = 8 900 кг/м³ - плотность меди

S = 8 м²

H = 1,5 м

h₁ = 0,4 м

ρ₁ = 800 кг/м³ - плотность керосина

1. Определим объем твердого тела, опущенного в сосуд с жидкостью.

V = a·b·c = 0,8·0,5·1 = 0,4 м³

2. Определим вес твердого тела, опущенного в сосуд с жидкостью.

P = m·g = ρ·V·g = 8900·0,4·10 = 35 600 H

3. Определим давление твердого тела:

p = P / S = P / (a·b) = 35 600 / (0,8·0,5) = 89 000 Па

4. Вычислим давление жидкости на дно сосуда:

p₁ = ρ₁·g·Н = 800·10·1,5 = 12 000 Па

5. Сила, действующая жидкостью на дно сосуда:

F₁ = p₁·S = 12 000 ·8 = 96 000 Н

5'. Вычислим давление на нижнюю поверхность тела:

p₂ = ρ₁·g·(c+h₁) = 800·10·(1 + 0,4) = 11 200 Па

6. С какой силой действует жидкость на нижнюю поверхность тела ?

F₂ = p₂·S₂ = p₂·(a·b) = 11 200·(0,8·0,5) = 4 480 Н

7. Вычислиv давление на верхнюю поверхность тела

p₃ = ρ₁·g·h₁ = 800·10·0,5 = 4 000 Па

8. С какой силой действует жидкость на верхнюю поверхность тела?

F = p₃·(a·b) = 4 000·(0,5·0,4) = 800 Н

Объяснение:

Задание. Исследовать скатывание цилиндров и шара по наклонной плоскости.

Примечание: если цилиндр или шар скатывается по наклонной плоскости, расположенной под небольшим углом к горизонту, то скатывание происходит без проскальзывания. Если угол наклона плоскости превысит некоторое предельное значение, то скатывание будет происходить с проскальзыванием.

При выполнении задания необходимо определить тот предельный угол, при котором скатывание тел начнет происходить с проскальзыванием. По результатам исследования составить отчет, в котором отразить методику исследования, предоставить таблицу результатов наблюдений и дать объяснение, почему при угле, превышающем некоторое значение, скатывание тел происходит с проскальзыванием.

Кроме того, в задачу входит определение момента инерции цилиндров и шара no результатам наблюдений скатывания их с наклонной плоскости.

Краткая теория

Положим, цилиндр катится по наклонной плоскости без скольжения. На цилиндр действуют внешние силы: сила тяжести  , сила трения  , и сила реакции со стороны плоскости  . Движение рассматриваем как поступательное со скоростью, равной скорости центра масс, и вращательное относительно оси, проходящей через центр масс.

Уравнение для движения центра масс шара (цилиндра)

или в скалярном виде в проекциях:

на ось OX:  .

на ось ОУ:  

Уравнение моментов относительно оси  

.

При отсутствии проскальзывания

.

Найдем ускорение, которое приобретает цилиндр под действием указанных сил. Оно может быть найдено путем использования выражения для кинетической энергии катящегося тела

, (1)

где  - масса шара (цилиндра),  - скорость поступательного движения центра масс,  - момент инерции шара, относительно оси вращения,  - угловая скорость вращения, относительно оси вращения.

Изменение кинетической энергии тела равно работе внешних сил, действующих на тело. Элементарная работа силы трения  и реакции, плоскости  равна нулю, т.к. линии действия их проходят через мгновенную ось вращения (  ). Следовательно, изменение кинетической энергии тела происходит только за счёт работы силы тяжести  

(2)

или проинтегрировав выражение (2) в пределах от  до  , получим,

где  - кинетическая энергия тела в конце наклонной плоскости,  - начальная энергия (кинетическая) тела,  ;  - длина наклонной плоскости, тогда энергия тела

, (3)

откуда

. (4)

Поступательное движение тела по наклонной плоскости происходит равноускоренно, поэтому можно записать

, (5)

где  - конечная скорость центра масс в конце наклонной плоскости,  - начальная скорость, она равна нулю, поэтому

, (6)

так как

(7)

Выражение (4) с учетом (6) и (7) может быть записано

, (8)

где  – ускорение поступательного движения тела при скатывании по наклонной плоскости.

Так как это равноускоренное движение с начальной скоростью  , то можно записать  или  , подставляя значение а в (8) окончательно получим

, (9)

где  - время скатывания тела по наклонной плоскости,  - радиус шара (цилиндра),  - масса шара (цилиндра),  - угол наклона плоскости к горизонту,  - длина наклонной плоскости.

Измерив указанные выше величины, можно вычислить момент инерции скатывающегося цилиндра. Он может быть сплошным, пустотелым, с канавками на его образующей поверхности и т.д. Формула (9): справедлива и для цилиндров и для шара.

Эксперимент с каждым из тел проводить не менее трех раз. Результаты наблюдений и вычислений занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п Форма скатывающегося тела Масса  , кг Радиус  , м Длина наклонной плоскости  (м) Время скатывания, с Момент инерции  , кг·м2