В U-образную трубку налита вода. Площадь сечения каждого колена S=7 см^2. 1. В правое колено налили бензин плотностью rho1=0.69 г/см^3, из-за этого уровень воды в левом колене поднялся на X=6.3см. Вычислите высоту столбика бензина в правом колене (h1).
2.Вычислите массу бензина в правом колене (m1) .
3. Затем в левое колено налили столько масла плотностью rho2=0.89 г/см3, что верхние границы бензина в правом и масла в левом коленах трубки оказались на одном уровне. Вычислите высоту столбика масла в левом колене (h2).
4. Вычислите, на сколько увеличилось давлени
действующие силы: mg, mg(силы тяжести), N1, N2, T(сила натяжения), Fтр(1), Fтр2(силы трения), F
в проекции для первого бруска на вертикальную ось оу: mg-N-Fsina=0
тогда N1=mg-Fsina
для второго N2=mg
системы связаны, следовательно движуться с одинаковым ускорением
для первого на горизонтальную ось ох: Fcosa-Fтр1-T=ma
Fтр(1)=uN1=umg-uFsina
Fcosa-umg+uFsina-T=ma
для второго на ох: Т-Fтр=ma
Fтр(2)=uN2=umg
Т-umg=ma
система уравнений:
Fcosa-umg+uFsina-T=ma
Т-umg=ma
отняв первое у-ние от второго получим Fcosa+uFsina=2T
Т=F(cosa+usina)/2=118*(0.76+0.02*0.76)/2=46Н
тогда а=Т-umg/m=46-0.02*15*10/15=2.9 м.с2
N - мощность горелки,
t - искомое время,
Q - затраченное количество теплоты.
Разберемся поэтапно с Q.
На что наша горелка будет затрачивать энергию?
- плавление льда: λ m(л)
- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)
- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)
Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).
Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:
N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,
откуда искомое время t:
t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.
Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):
t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,
t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,
t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,
t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин