Перед велопрогулкой Шамиль решил проверить давление воздуха в шинах своего велосипеда. На рисунке представлены показания манометра, которым Шамиль производил
измерения. Нормальное давление в шине, соответствующее массе Шамиля, равно
2,0 атмосферы. На сколько измеренное давление в шине отличается от того, которое должно
быть? 1 бар (bar) = 1 атм.

Показать ответ

Ответ:

merjvace555

12.08.2022 12:42

а) 1,25 м

б) 6,67 м

Объяснение:

а) По сути, движение брошенного вверх тела — это равноускоренное движение с отрицательным ускорением g (ускорением свободного падения), поэтому перемещение тела (равное максимальной высоте подъёма) можно выразить формулой

$S = \frac{v^{2} - v0^{2} }{2a}$ , где v — конечная скорость, v0 — начальная скорость, а — ускорение.

В данном случае v = 0, так как на максимальной высоте тело останавливается (и потом начинает падать вниз), v0 = 5 м/с, ускорение а — ускорение свободного падения g. Но так как тело движется вверх, а g направлено вниз, то есть ускорение направлено противоположно движению, g приобретает знак «минус». Тогда формулу перемещения можно переписать как

$S=\frac{-v0^{2} }{-2g} = \frac{v0^{2} }{2g}$

Подставим значения величин из условия:

$S=\frac{5^{2} }{2*10}$ = 1,25 (м)

ответ: 1,25 м.

б) Потенциальная энергия тела вычисляется по формуле Еп = m*g*h (m — масса тела, h — высота, на которой оно находится), а кинетическая энергия — по формуле Ек = $\frac{mv^{2} }{2}$

На искомой высоте h выполняется равенство

Ек = 2Еп, то есть

$\frac{mv^{2} }{2} = 2mgh$ , или

$mv^{2} = 4mgh$

Разделив обе части равенства на m, получим

$v^{2} = 4gh$

$v = \sqrt{4gh} = \sqrt{4*10h} = \sqrt{40h}$

Назовём путь, который тело, чтобы набрать скорость v, буквой L. Так как свободное падение — это равноускоренное движение с ускорением g,

$L=\frac{v^{2} - v0^{2} }{2g} = \frac{v^{2} }{2g}$

(v0 = 0; g положительно, так как оно направлено вниз, и тело тоже движется вниз).

Пусть h — искомая высота, на которой Ек = 2Еп, Н — максимальная высота (та, с которой падает тело; по условию, Н=20 м). Так как для соблюдения условия Ек = 2Еп нужно, чтобы тело набрало скорость v, а эту скорость оно набирает, пройдя путь L,

h = H - L = $20 - \frac{v^{2} }{2g}$

Итак,

$v = \sqrt{40h}$ ,

$h = 20 - \frac{v^{2} }{2g}$ .

Подставим $20 -\frac{v^{2} }{2g}$ вместо h в уравнение скорости:

$v=\sqrt{40(20 - \frac{v^{2} }{2g}) } = \sqrt{800 - \frac{40v^{2} }{20} } = \sqrt{800 - 2v^{2} }$

Возведём обе части в квадрат:

$v^{2} = 800 - 2v^{2}$

$3v^{2} = 800$

$v^{2}$ ≈ 266,6 (м2/с2)

Подставим это значение в формулу для h:

$h = 20 - \frac{v^{2} }{2g} = 20 - \frac{266,6}{20} = 20 - 13,33 = 6,67$ (м)

Проверим, выполняется ли условие $\frac{mv^{2} }{2} = 2mgh$ :

$\frac{266,6m}{2} = 2*10*6,67*m$

133,3m ≈ 133,4m

[расхождение появляется из-за того, что g взято равным 10 м/с2, а не 9,8 м/с2, и прочих округлений; расхождение не сильно влияет на результат]

ответ: 6,67 м.

0,0(0 оценок)

Ответ:

Прост2004

30.03.2023 22:16

осмотрим, как влияет э.д.с. самоиндукции на процесс установления тока в цепи, содержащей индуктивность.

в цепи, представленной на схеме 10.10, течёт ток. отключим источник e, разомкнув в момент времени t = 0 ключ к. ток в катушке начинает убывать, но при этом возникает э.д.с. самоиндукции, поддерживающая убывающий ток.

рис. 10.10.

запишем для новой схемы 10.10.b уравнение правила напряжений кирхгофа:

разделяем переменные и интегрируем:

пропотенцировав последнее уравнение, получим:

постоянную интегрирования найдём, воспользовавшись начальным условием: в момент отключения источника t = 0, ток в катушке i(0) = i0.

отсюда следует, что c = i0 и поэтому закон изменения тока в цепи приобретает вид:

. (10.7)

график этой зависимости на рис. 10.11. оказывается, ток в цепи, после выключения источника, будет убывать по экспоненциальному закону и станет равным нулю только спустя t = ¥.

рис. 10.11.

вы и сами теперь легко покажете, что при включении источника (после замыкания ключа к) ток будет нарастать тоже по экспоненциальному закону, асимптотически приближаясь к значению i0 (см. рис. 10.

. (10.8)

но вернёмся к первоначальной размыкания цепи.

мы отключили в цепи источник питания (разомкнули ключ к), но ток — теперь в цепи 10.8.b — продолжает течь. где черпается энергия, обеспечивающая бесконечное течение этого убывающего тока?

ток поддерживается электродвижущей силой самоиндукции e = . за время dt убывающий ток совершит работу:

da = eси×i×dt = –lidi.

ток будет убывать от начального значения i0 до нуля. проинтегрировав последнее выражение в этих пределах, получим полную работу убывающего тока:

. (10.9)

совершение этой работы сопровождается двумя процессами: исчезновением тока в цепи и исчезновением магнитного поля катушки индуктивности.

с чем же связана была выделившаяся энергия? где она была локализована? располагалась ли она в проводниках и связана ли она с направленным движением носителей заряда? или она локализована в объёме соленоида, в его магнитном поле?

опыт даёт ответ на эти вопросы: энергия электрического тока связана с его магнитным полем и распределена в пространстве, занятом этим полем.

несколько изменим выражение (10.9), учтя, что для длинного соленоида справедливы следующие утверждения:

l = m0n2sl (10.5) — индуктивность;

b0 = m0ni0 (9.17) — поле соленоида.

эти выражения используем в (10.9) и получим новое уравнение для полной работы экстратока размыкания, или — начального запаса энергии магнитного поля:

. (10.10)

здесь v = s×l — объём соленоида (магнитного

энергия катушки с током пропорциональна квадрату вектора магнитной индукции.

разделив эту энергию на объём магнитного поля, получим среднюю плотность энергии:

[]. (10.11)

это выражение похоже на выражение плотности энергии электростатического поля:

обратите внимание: в сходных уравнениях, если e0 — в числителе, m0 — непременно в знаменателе.