я возьму qд=13*10^6 Дж/кг, Lв = 2,3*10^6 Дж/кг, mл=mв (после плавления льда)
mл=2кг, tл=-10°C, tв(1)=0°С, tв(2)=+100°С, сл=2100 Дж/кг*°С, св=4200 Дж/кг*°С. Q4 - кол-во теплоты всего(это и есть кол-во теплоты, которое выделится при сгорании дров), Q1-кол-во теплоты для плавления льда, Q2 - кол-во теплоты для нагревания воды, Q3 - кол-во теплоты для парообразования воды
Массу плота определим через плотность сосны p(сосны), объём одного бревна V0 и количества брёвен N:
m = p*V = p(сосны)*V
V = V0*N => m = p(сосны)*V0*N = 500*0,5*20 = 500*10 = 5000 кг, тогда сила тяжести:
Fтяж = mg = 5000*10 = 50000 H = 50 кН
Плот будет плавать в воде, если сила тяжести и сила Архимеда уравновешивают друг друга:
Fa = Fтяж - значит, значение силы Архимеда (выталкивающей силы) равно значению силы тяжести:
Fa = 50 кН
Подъёмную силу плота найдём через следующее рассуждение. Ясное дело, что плот плавает, то есть не тонет. Значит, какая-то его часть возвышается над поверхностью воды, а какая-то - находится под поверхностью. Если мы теперь будем нагружать плот всё больше и больше, то он всё больше и больше будет уходить в воду. Как известно, сила Архимеда равна массе вытесненной воды в объёме погруженной в воду части тела, умноженной на ускорение свободного падения:
Fa = р(воды)*g*V(части тела)
р(воды)*V(части тела) = m(воды) =>
=> Fa = m(воды)*g
Тогда, если плот полностью скроется под водой, то масса воды, которую он вытеснит своим объёмом, будет равна:
m(воды) = р(воды)*V, а сила Архимеда:
Fa = р(воды)*V*g = p(воды)*р(сосны)*V0*N*g = 1000*500*0,5*20*10 = 1000*100*500 = 5*1000*100*100 = 5*10⁷ = 50*10⁶ Н = 50 МН
А теперь вернёмся к погрузке плота. Если мы нагрузили плот так, что сам плот скрылся под водой, а груз остался сверху, над поверхностью воды, то мы можем представить плот с грузом как одно сплошное тело. Тогда сила тяжести, действующая на это тело, будет равна сумме силы тяжести, действующей на плот, и силы тяжести, действующей на груз:
Fтяж = Fтяж(плота) + Fтяж(груза)
Каждую из этих сил можно представить в виде другой силы - веса, тогда:
Р = Р(плота) + Р(груза)
Так как мы решили представить плот с грузом как одно сплошное тело, то найдём силу Архимеда, действующую на это тело:
Fa = Fтяж = P
Fa = P(плота) + Р(груза) - именно значение веса груза будет являться грузоподъёмностью плота, тогда:
P(груза) = Fa - P(плота) = 50 МН - 50 кН = 50 000 000 - 50 000 = 49 950 000 Н = 49,95 МН - это и есть грузоподъёмность плота. Вернее - максимальная грузоподъёмность, потому что если нагружать плот и дальше, то под водой будет уже не только плот, но и часть груза.
есть q дров?
я возьму qд=13*10^6 Дж/кг, Lв = 2,3*10^6 Дж/кг, mл=mв (после плавления льда)
mл=2кг, tл=-10°C, tв(1)=0°С, tв(2)=+100°С, сл=2100 Дж/кг*°С, св=4200 Дж/кг*°С. Q4 - кол-во теплоты всего(это и есть кол-во теплоты, которое выделится при сгорании дров), Q1-кол-во теплоты для плавления льда, Q2 - кол-во теплоты для нагревания воды, Q3 - кол-во теплоты для парообразования воды
m3 - ?
уравнение теплового баланса Q4=Q1+Q2+Q3
qд*m3=cл*mл*(tв(1)-tл) + cв*mв*(tв(2)-t(в(1)) + Lв*mв
отсюда m3 = (cл*mл*(tв(1)-tл) + cв*mв*(tв(2)-t(в(1)) + Lв*mв)/ qд = (2100 (Дж/кг*°С)*2кг*(0°С-(-10°C)) + 4200 (Дж/кг*°С)*2кг*(100°С - 0°С) + 2,3*10^6 Дж/кг*2кг) / 13*10^6 Дж/кг ≈ 0,42кг
ответ: 0,42кг
Дано:
N = 20
V0 = 0,5 м³
р(воды) = 1000 кг/м³
р(сосны) = 500 кг/м³
g = 10 м/с²
Fтяж, Fa, P(груза) - ?
Формула силы тяжести:
Fтяж = mg
Массу плота определим через плотность сосны p(сосны), объём одного бревна V0 и количества брёвен N:
m = p*V = p(сосны)*V
V = V0*N => m = p(сосны)*V0*N = 500*0,5*20 = 500*10 = 5000 кг, тогда сила тяжести:
Fтяж = mg = 5000*10 = 50000 H = 50 кН
Плот будет плавать в воде, если сила тяжести и сила Архимеда уравновешивают друг друга:
Fa = Fтяж - значит, значение силы Архимеда (выталкивающей силы) равно значению силы тяжести:
Fa = 50 кН
Подъёмную силу плота найдём через следующее рассуждение. Ясное дело, что плот плавает, то есть не тонет. Значит, какая-то его часть возвышается над поверхностью воды, а какая-то - находится под поверхностью. Если мы теперь будем нагружать плот всё больше и больше, то он всё больше и больше будет уходить в воду. Как известно, сила Архимеда равна массе вытесненной воды в объёме погруженной в воду части тела, умноженной на ускорение свободного падения:
Fa = р(воды)*g*V(части тела)
р(воды)*V(части тела) = m(воды) =>
=> Fa = m(воды)*g
Тогда, если плот полностью скроется под водой, то масса воды, которую он вытеснит своим объёмом, будет равна:
m(воды) = р(воды)*V, а сила Архимеда:
Fa = р(воды)*V*g = p(воды)*р(сосны)*V0*N*g = 1000*500*0,5*20*10 = 1000*100*500 = 5*1000*100*100 = 5*10⁷ = 50*10⁶ Н = 50 МН
А теперь вернёмся к погрузке плота. Если мы нагрузили плот так, что сам плот скрылся под водой, а груз остался сверху, над поверхностью воды, то мы можем представить плот с грузом как одно сплошное тело. Тогда сила тяжести, действующая на это тело, будет равна сумме силы тяжести, действующей на плот, и силы тяжести, действующей на груз:
Fтяж = Fтяж(плота) + Fтяж(груза)
Каждую из этих сил можно представить в виде другой силы - веса, тогда:
Р = Р(плота) + Р(груза)
Так как мы решили представить плот с грузом как одно сплошное тело, то найдём силу Архимеда, действующую на это тело:
Fa = Fтяж = P
Fa = P(плота) + Р(груза) - именно значение веса груза будет являться грузоподъёмностью плота, тогда:
P(груза) = Fa - P(плота) = 50 МН - 50 кН = 50 000 000 - 50 000 = 49 950 000 Н = 49,95 МН - это и есть грузоподъёмность плота. Вернее - максимальная грузоподъёмность, потому что если нагружать плот и дальше, то под водой будет уже не только плот, но и часть груза.
ответ: 50 кН, 50 кН, 49,95 МН.