В загородном жилом доме, отапливаемом электрокамином, поддерживается постоянная температура 21°C. В зимний период температура воздуха на улице составляет -10°C. После резкого потепления, для поддержания той же температуры, сопротивление нагревательно гоэлемента камина увеличили на 25%. Какая температура воздуха установилась на улице после потепления? Электрокамин питается от сети напряжением 220 В.
ответ выразить в °C и округлить до целых
Резисторы в схеме соединены так:
R4 подсоединен параллельно участку, содержащему R2 и параллельный участок из R1 и R3.
Таким образом,
R13 = R1*R3/(R1+R3)=4*12/(4+12)=3Ом
R123 = R2+R13=3+3=6Ом
Внешнее сопротивление цепи:
R=R4*R123/(R4+R123)=6*6/(6+6)=3Ом
Показания амперметра:
I=ЭДС/(R+r)=20/(3+1)=5А.
Показания вольтметра:
V=I*R=5*3=15B.
Напряжение на R4 равно V=15B,
сила тока на R4
I4=V/R4=15/6=2,5A
Напряжение на участке 123 равно V,
сила тока на этом участке:
I123=V/R123=15/6=2,5A
Эта сила тока равна току через R2: I2=I123=2,5A.
Напряжение на R2:
U2=I2*R2=2,5*3=7,5B
Напряжение на R1 и R3 равны и равны напряжению на участке R13:
U1=U3=V-U2=15-7,5=7,5B
Сила тока через R1:
I1=U1/R1=7,5/4=1,875A
Сила тока через R3:
I3=U3/R3=7,5/12=0,625A.
Начальный импульс конькобежца Мч·Vч равен импульсу камня Мк·Vк, т.е.
Мч·Vч = Мк·Vк = 2·15 = 30кг·м/с.
По 2-му закону Ньютона: Мк·a = F. В нашем случае F = -Fтр, т.к. сила Fтр действует в направлении, противоположном движению:
Мч·a = -Fтр.
Сила постоянна, следовательно, движение равнозамедленное. Для такого движения имеем:
Мч·(V - Vч) = -Fтр·t
Поскольку в конце движения конькобежец остановился, то V = 0, и
-Мч·Vч = -Fтр·t, откуда время движения
t = Мч·Vч:Fтр = 30:12 = 2,5(c).
При равнозамедленном движении длина пути вычисляется как
S = 0.5at² + Vч·t, где а = -Fтр/Мч
Умножим это выражение на Мч
S·Мч = 0.5·(-Fтр/Мч)·Мч·t² + Vч·Мч·t
S = 0,625м
0,625 Мч = -0,5·12·2,5² + 30·2,5
0,625Мч = 37,5
Мч =37,5:0,625 = 60(кг)