Поскольку потерь энергии нет, механическая энергия при

Поскольку потерь энергии нет, механическая энергия при подъёме струи
воды наверх сохраняется. Запишем закон сохранения энергии для всего
объёма поднятой воды в первом случае, когда струя воды с плотностью для
попадания в бак должна подняться с уровня земли на высоту, как минимум
равную . Для этого воде нужно сообщить механическую энергию
E1=pVg(H+ корень 3 степени изV)=pVv^2 / 2
Во втором случае, пренебрегая трением и учитывая, что времена заполнения
баков и скорости воды на выходе из брандспойта и на входе в трубу
одинаковы, мы можем записать, с учётом первого соотношения,
минимальные затраты энергии в виде:
E2=pVg(H+ корень 3 степени из V)+ pVv^2 / 2=2pVg(H+ корень 3 степени
изV)=2E1
поскольку скорость течения воды наверху, на выходе из трубы, в силу
практической несжимаемости воды равна скорости воды на входе в трубу.
Таким образом, во втором случае минимальные затраты энергии в два раза
больше.
Ответ: Во втором случае минимальные затраты энергии в два раза больше.
2 задание
1) Дaжe пpи xopoшeй тeплoизoляции нeвoзмoжнo пoлнocтью уcтpaнить
пoдвoд тeплoты к cжижeнным гaзaм c низкими тeмпepaтуpaми кипeния чepeз
cтeнки cocудoв, пocкoльку тeмпepaтуpa этиx гaзoв знaчитeльнo нижe
тeмпepaтуpы oкpужaющeй cpeды и cущecтвуeт явлeниe тeплoпpoвoднocти.
2)Тeплoтa, пocтупaющaя чepeз cтeнки cocудa, pacxoдуeтcя нa иcпapeниe
cжижeннoгo гaзa, пpичём oбъём пoлучившeгocя гaзa вo мнoгo paз пpeвышaeт
oбъём иcпapившeйcя жидкocти. Пoэтoму в гepмeтичнoм cocудe дaвлeниe
будeт пocтeпeннo вoзpacтaть, и cocуд в кoнцe кoнцoв взopвётcя. Пo этoй
пpичинe cжижeнныe гaзы xpaнят в oткpытыx тeплoизoлиpoвaнныx cocудax,
cooбщaющиxcя c aтмocфepoй.
3) Пpи дaннoй paзнocти тeмпepaтуp и тeплoпpoвoднocти cтeнoк кoличecтвo
тeплoты, пoдвoдимoй в eдиницу вpeмeни к coдepжимoму cocудa,
пpoпopциoнaльнo плoщaди eгo cтeнoк, тo ecть квaдpaту линeйныx paзмepoв
cocудa. В тo жe вpeмя мacca жидкocти пpoпopциoнaльнa ee oбъёму, тo ecть
кубу линeйныx paзмepoв cocудa. Пoэтoму c увeличeниeм paзмepoв cocудa
пoтoк тeплoты, пpиxoдящийcя нa eдиницу oбъёмa жидкocти, умeньшaeтcя, и
cooтвeтcтвeннo умeньшaютcя oтнocитeльныe пoтepи гaзa нa иcпapeниe.
3 задание
Нарисуем силы Т натяжения нити, одинаковые, в силу условия задачи, вдоль
всей нити и действующие на грузы и блок О. Введём систему координат XY,
, и запишем уравнения движения грузов в проекции на ось X:
m1a1=T, m2a2= -T
В силу невесомости блока О имеем F=2T, или T=F/2.
В силу нерастяжимости нити (длиной L) и неподвижности блоков А и В (их
координаты xA и xB постоянны) имеется следующая кинематическая связь
между координатами x1 и x2 грузов и координатой блока О (здесь r —
радиус блоков А и В, R — радиус блока О):
xA-x1+x2-xB+пи r+пи R+ 2y0=L
x2-x1+2y0=const
Отсюда, так как x=at^2/2 получаем связь ускорений
a2-a1+2a0=0
Решаем:
a1=F/2m1, a2= -F/2m2, a0=a1-a2/2=F/4* m1+m2/m1m2=2,5 м/с^2
Ответ: 2,5м/с^2
4 задание
Согласно первому началу электродинамики количество теплоты ΔQ
сообщенное газу, расходуется на работа газа и изменение его внутренней
энергии ΔU:ΔQ=ΔA+ΔU
Работа газа на изобарическом участке 1–2 равна ΔA12=p1(V2V1)=p1V1(V2/V1- 1), а на изохорическом участке 2–3 она равна нулю:
ΔA23=0.
V2/V1=4, и суммарная работа в процессе 1-2-3 равна ΔA13=ΔA12=3p1V1.
Внутренняя энергия одного моля идеального одноатомного газа: U=3/2RT.
Со глас но уравнению Клайперона-Менделеева для одного моля идеального
газа имеем pV=RT, так что U=3/2pV. зменение внутренней энергии газа в
процессе 1-2-3 равно, таким образом, ΔU13=3/2(p3V3-p1V1)=3/2p1V1(p3/p1*
V3/V1 -1).
p3/p1=3, V3/V1=V2/V1=4, и ΔU13=3/2p1V1(3*4-1)=33/2p1V1=16,5p1V1.
Окончательно получаем ΔQ123=ΔA13+ΔU13=3p1V1=19,5p1V1=3900 кДж
Ответ:ΔQ123=19,5p1V1=3900кДж
5 задание
Скорость уменьшалась
6 задание
Жесткость двух последовательно соединенных пружин равна К2=1/К1+1/К2,
где К1 и К2- жескость первой и второй пружин соответственно.
Жесткость паралельго соидененных пружин равна К1+К2.
Если к системе пружин К2 присоиденить последовательно пружину К3,
тообщая жесткость К=К2+К3= 1/К1+1/К2+К3=1/600+1/600+600=600,00167
7 задание
КПД=Q1/Q2
Q2 = I*U*t = I^2*R*t = U^2*t/R
Q1=КПД*Q2 c*m*(100-20)= КПД*U^2*t/R Откуда R=КПД*U^2*t/ c*m*(10020)=
0,8*220*220*30*60/4200*10*80=69696000/3360000=20.7[Ом]
I=U/R=220/20.7=10.6 A
8 задание
1/0,1=1/d-1/0,15
10+6,67=1/d
d=0,06 сантиметров
9 задание
При движении по окружности согласно второму закону Ньютона
равнодействующая силы тяжести и силы упругости создает
цетростремительное ускорение.
ma=mg+F (1)
Сила N давления на сидение по третьему закону Ньютона равна по модулю и
противоположна направлению силе F упругости, действующей на человека:
|N|=|F| (2)
N=0, F=0 (3)
Из кинематических условий центростремительное ускорение равно:
=v^2/R (4)
Из уравнений (1), (2) и (3) следует
v=корень gR
v=7м/с
10 задание
При переходе из начальнго в конечное состояние объем газа уменьшился,
внешние силы над газом совершили работу А'. Выполняется первый закон
термодинамики. Переданное газу количество теплоты Q равно разности
изменения внутренней энергии газаΔU и работы А', совершенной над газом.
Q=ΔU- А'
Q=U3-U1- А'
Внутренняя энергия идеального газа в состояниях 1и 3 выражается через
значения давления и объема газа. Работа А' при переходе газа из состояния 1
в состояние 3 равна площади под графиком диаграммы в единицах (р, V):
U1=3/2p1V1. U3=3/2p3V3
А'=p1ΔV
Получение правильного численного значения количества теплоты.
Отрицательное значение величины Q означает, что газ отдал количество
теплоты Q.
Q=3/2(p3V3-p1V1)-p1ΔV
Q=3/2(3*10^4*1-10^4*3)-10^4*2= -2*10^4 Дж