Какова электрическая мощность атомной электростанции, расходующая в час 8 г. изотопа урана ( 235 92U ). При делении одного ядра выделяется энергия Е0=200 МэВ.
Решение. Пусть площадь поперечного сечения трубки равна S.
После того, как трубку заткнули, в трубке осталось Vₐ = (L/2)S воздуха с давлением pₐ.
После того, как трубку вынули из ртути, объём воздуха внутри трубки изменился и стал равен V = (L - h)S. Предполагая процесс изотермическим, а газ идеальным, получаем pV = const и p = pₐ × Vₐ/V = pₐ × L/(2L - 2h) = pₐ × L/2(L - h)
Давление столба ртути и давление воздуха внутри трубки должны компенсировать атмосферное давление. Если p = pₐ + ρgh (ρgh - плотность ртути), то можно записать уравнение
Вообще, задача некорректна, поскольку не указано, куда направлена сила F. Будем полагать, что вдоль наклонной плоскости.
Для решения необходимо знать второй закон Ньютона и уметь проецировать силы на выбранную ось. В нашей задаче целесообразно направить ось X вдоль наклонной плоскости.
Так как брусок поднимается равномерно, то есть скорость - величина постоянная, то ускорение равно нулю.
В проекциях на X второй закон Ньютона запишется следующим образом: F - Fтр - mgsin45° = ma = m*0 = 0. Выражая Fтр, получаем: Fтр = 29,29 Н.
Дано: L = 100 см; рₐ = 75 см рт. ст.; T = const
Найти: h - ?
Решение. Пусть площадь поперечного сечения трубки равна S.
После того, как трубку заткнули, в трубке осталось Vₐ = (L/2)S воздуха с давлением pₐ.
После того, как трубку вынули из ртути, объём воздуха внутри трубки изменился и стал равен V = (L - h)S. Предполагая процесс изотермическим, а газ идеальным, получаем pV = const и p = pₐ × Vₐ/V = pₐ × L/(2L - 2h) = pₐ × L/2(L - h)
Давление столба ртути и давление воздуха внутри трубки должны компенсировать атмосферное давление. Если p = pₐ + ρgh (ρgh - плотность ртути), то можно записать уравнение
pₐ × L/2(L - h) + h = pₐ
2h² + pₐL - 2pₐh - 2Lh = 0
2h² + 7500 - 150x - 200h = 0
h² - 175h + 3750 = 0
D = (-175)² - 4 × 1 × 3750 = 30625 - 15000 = 15625
x₁ = 25 см
х₂ = 150 см > L (не удов. смыслу задачи).
ответ: h = 25 см.
Вообще, задача некорректна, поскольку не указано, куда направлена сила F. Будем полагать, что вдоль наклонной плоскости.
Для решения необходимо знать второй закон Ньютона и уметь проецировать силы на выбранную ось. В нашей задаче целесообразно направить ось X вдоль наклонной плоскости.
Так как брусок поднимается равномерно, то есть скорость - величина постоянная, то ускорение равно нулю.
В проекциях на X второй закон Ньютона запишется следующим образом: F - Fтр - mgsin45° = ma = m*0 = 0. Выражая Fтр, получаем: Fтр = 29,29 Н.
ответ: 29,29 Н.
Полное решение с необходимым чертежом прикрепляю.