Пусть верхний шарик имеет массу m1, нижний массу m2. Изначально вся система находится в равновесии. На нижний шарик действует вверх сила упругости пружины Fу, вниз - сила тяжести m2 g. На верхний шарик действует вверх сила натяжения нити T, вниз - сила упругости пружины Fу и сила тяжести m1 g. (Силы упругости, действующие на верхнее и нижнее тело, равны по третьему закону Ньютона) Запишем условие равновесия: T = m1 g + Fу Fу = m2 g
Сразу после пережигания нити T = 0, все остальные силы не меняются. На нижний (второй) шарик по прежнему действуют равные по модулю, но противоположно направленные силы, так что шарик находится в равновесии, и его ускорение равно нулю. На верхний (первый) шарик действует теперь нескомпенсированная сила m1 g + Fу = (m1 + m2) g Запишем второй закон Ньютона: m1 a = (m1 + m2) g a = (1 + m2/m1) g
Сформулируем вс задачу: при каком соотношении внутреннего сопротивления и сопротивления нагрузки источник ЭДС отдает максимальную мощность? Рассмотрим цепь, содержащую из источника ЭДС E с внутренним сопротивлением r и сопротивления нагрузки R. Пусть R=kr, тогда нам надо найти значение коэффициента k. Мощность на нагрузке P=U*I=I²R=I²kr. По закону Ома для полной цепи I=E/(R+r)=E/(kr+r), тогда
Найдем максимум для P, для чего приравняем к нулю первую производную по k для полученного выражения мощности.
Получаетмя, что максимальная мощность отдается источником питания в нагрузку когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника ЭДС. Формула для определения выведена выше.
На нижний шарик действует вверх сила упругости пружины Fу, вниз - сила тяжести m2 g.
На верхний шарик действует вверх сила натяжения нити T, вниз - сила упругости пружины Fу и сила тяжести m1 g. (Силы упругости, действующие на верхнее и нижнее тело, равны по третьему закону Ньютона)
Запишем условие равновесия:
T = m1 g + Fу
Fу = m2 g
Сразу после пережигания нити T = 0, все остальные силы не меняются.
На нижний (второй) шарик по прежнему действуют равные по модулю, но противоположно направленные силы, так что шарик находится в равновесии, и его ускорение равно нулю.
На верхний (первый) шарик действует теперь нескомпенсированная сила m1 g + Fу = (m1 + m2) g
Запишем второй закон Ньютона:
m1 a = (m1 + m2) g
a = (1 + m2/m1) g
Рассмотрим цепь, содержащую из источника ЭДС E с внутренним сопротивлением r и сопротивления нагрузки R. Пусть R=kr, тогда нам надо найти значение коэффициента k.
Мощность на нагрузке P=U*I=I²R=I²kr.
По закону Ома для полной цепи I=E/(R+r)=E/(kr+r), тогда
Найдем максимум для P, для чего приравняем к нулю первую производную по k для полученного выражения мощности.
Получаетмя, что максимальная мощность отдается источником питания в нагрузку когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника ЭДС.
Формула для определения выведена выше.