Два нагревателя включены параллельно в сеть с напряжением 220 В. Первый, имеющий сопротивление 40 Ом, помещён в сосуд с 1 кг льда при 0 ∘C. Другой, с сопротивлением 20 Ом, — в сосуд с 2 кг воды при 10 ∘C. Через какое время закипит вода в каждом из сосудов? Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг⋅∘C), удельная теплота плавления льда 3,3⋅105 Дж/кг. Теплоотдачу в окружающую среду при расчёте не учитывайте. ответ выразите в минутах, округлив до десятых. В первое поле введите ответ для первого сосуда, во второе поле — для второго.
ответ: h≈30,7 м.
Объяснение:
При падении шара на него действуют сила тяжести F1, архимедова сила F2 и сила трения F3. Так как шар падает с постоянной скоростью, то F1=F2+F3. Нагрев шара происходит вследствие действия на него силы трения F3, найдём эту силу:
F3=F1-F2=ρ1*V*g-ρ2*V*g=V*g*(ρ1-ρ2), где ρ1= 11350 кг/м³ - плотность свинца, ρ2=1000 кг/м³ - плотность воды, V=0,00000002 м³ - объём шара, g≈10 м/с² - ускорение свободного падения. Отсюда F3≈0,00000002*10*10350=0,00207 Н. Пусть h - глубина реки, тогда при падении шара сила трения производит работу A=F3*h=0,00207*h Дж. Для нагрева шара на Δt требуется количество теплоты Q=с*ρ1*V*Δt, где c=140 ДЖ/(кг*К) - удельная теплоёмкость свинца. Отсюда Q=140*11350*0,00000002*2=0,06356 Дж. Если пренебречь потерями энергии, то A=Q. Тогда h=Q/F3=0,06356/0,00207≈30,7 м.
Рассмотрим каждый из случаев. Для построения используем два луча: номер 1 - луч, идущий параллельно главной оптической оси и после прохождения через линзу пересекающий ось в фокусе линзы, номер 2 - луч проходящий через оптический центр линзы. Пересечение лучей является изображением точки.
2F) В результате построения получаются два треугольника: АBO и A'B'O. Эти треугольники подобны по углу β (вертикальные углы) и углам A и A' (прямые углы). Но они оказываются ещё и равными, т.к. АО = А'O, следовательно если равны эти две стороны, то равны и остальные: BO = B'O, AB = A'B',
AB = h предмета, а A'B' = H изображения. Высота изображения и высота предмета равны друг другу.
F) Луч номер 2 идёт параллельно лучу номер 1 (это следует из равенства треугольников АBO и A'B'O по прямым углам А и А', которые ещё и соответственные, а также - по сторонам AO и A'О). Из классической геометрии известно, что две параллельные не могут пересечься. Если нет пересечения, то нет изображения.
4F и 3F) Высота изображения получается меньше, чем высота предмета.
При нахождении предмета в точке 2F на оптической оси высоты предмета и изображения равны. Почему они равны - объясняется выше. Кроме того - точки предмета и изображения попарно находятся на равных расстояниях от центра О, который является в данном случае для них геометрическим местом (к примеру точка А на отрезке АB и точка А' на отрезке A'B' находятся на одинаковом расстоянии от центра О). Но, передвигая предмет дальше от линзы, картина не сохраняется - изображение уменьшается. Луч номер 1 после прохождения через линзу всегда проходит через её фокус. А луч номер 2 меняет своё направление по мере отдаления предмета от линзы - он всегда проходит через оптический центр, и при всё большем и большем удалении предмета от линзы, этот луч всё больше и больше стремится как бы слиться с главной оптической осью. Это хорошо видно, если сравнить рисунки 2F, 3F и 4F между собой. И т.к. луч номер 1 не меняет своего направления, а луч номер 2 стремится к сонаправленности с осью, то чем дальше находится предмет от линзы, тем ближе к главной оптической оси становится точка пересечения лучей 1 и 2.
Ещё можно увидеть такую зависимость: чем меньше угол α между лучами 1 и 2 (или между лучом 2 и главной оптической осью - углы равны, т.к. являются накрест лежащими), тем меньше высота H изображения: α1 < α2 => H1 < H2
ответ: когда предмет находится на расстояниях 4F и 3F от линзы.