Вычисление силы Рассмотрим предельный случай, когда сила трения покоя максимальна и равна μN, где N - сила реакции. Возможны две ситуации, когда тянут пружину вверх или вниз.
Тянем пружину вверх: Запишем второй закон Ньютона в проекциях на оси, параллельную и перпендикулярную наклонной плоскости.
Параллельно плоскости действует компонента силы тяжести mg sin α, сила трения μN и сила со стороны пружины F. Второй закон Ньютона: F = mg sin α + μN
Перпендикулярно плоскости: компонента силы тяжести mg cos α и сила реакции опоры N N = mg cos α
Подставляем значение N в первое уравнение: F = mg sin α + μmg cos α = mg(sin α + μ cos α)
[Проверка на разумность ответа, крайние случаи: - α = 0. Тогда, очевидно, F = μ mg - α = π/2. Сила, как и стоило ожидать, равна mg]
Тянем пружину вниз: Параллельно: F = -mg sin α + μN (теперь сила тяжести двигать, а не мешает) Перпендикулярно: N = mg cos α
F = mg(μ cos α - sin α) [Проверка на разумность ответа: - μ = tg α, тогда F = 0 - α = 0, F = μmg Заметим, что углы α > arctg μ не удовлетворяют условию: при больших углах брусок сам по себе не покоится, а съезжает вниз]
Вычисление работы по известной силе Осталось по уже найденной силе F вычислить работу A. Работа полностью перешла в потенwиальную энергию растянутой пружины, равную U = kx^2 / 2, где x - растяжение пружины. найти закон Гука F = kx, откуда x = F/k. Подставляя x в формулу, получаем A = U = k/2 * (F/k)^2 = F^2 / 2k
Наконец, надо подставить уже найденные силы в полученную формулу.
ответ. Надо совершить работу, равную где "+" соответствует тяге "вверх", а "-" - тяге "вниз"
Объяснение:
№1
P = IU = I²R
P1/P2 = ( ( 2I )²( R/4 ) )/( I²R ) = ( I²R )/( I²R ) = 1
№2
η = Рпол./Рзат. * 100%
η = ( I2U2 )/( I1U1 ) 100%
I1 = ( I2U2 )/( ηU1 ) 100%
I1 = ( 9 * 22 )/( 90% * 220 ) 100% = 1 A
№3
λ = Тv
λ = 2π√( LCоб. )v
λ = 2π√( L( C1 + C2 ) )v
λ = 2 * 3,14 √( 10 * 10^-3 ( 360 * 10^-12 + 40 * 10^-12 ) ) 3 * 10^8 = 2 * 3,14 √( 10^-2 ( ( 36 + 4 ) 10^-11 ) 3 * 10^8 = 3768 м
№4
WC( max ) = ( CU( max )² )/2
WL( max ) = ( LI( max )² )/2
W = WC( max ) = WL( max )
( CU( max )² )/2 = ( LI( max )² )/2
CU( max )² = LI( max )²
С = ( LI( max )² )/( U( max )² )
W = WC + WL
W = ( CU² )/2 + ( LI² )/2
( CU( max )² )/2 = ( CU² )/2 + ( LI² )/2
CU( max )² = CU² + LI²
LI( max )² = ( LI( max )²U² )/U( max )² + LI²
LI( max )² = L ( I( max )²U² )/U( max )² + I² )
I( max )² = ( I( max )²U² )/U( max )² + I²
Подставим численные данные и решим уравнение
( 5 * 10^-3 )² = ( ( 5 * 10^-3 )²U²/2² ) + ( 3 * 10^-3 )²
2,5 * 10^-5 = 6,25 * 10^-6U² + 9 * 10^-6
( 25 - 9 ) 10^-6 = 6,25 * 10^-6U²
16 = 6,25U²
U = √( 16/6,25 ) = 1,6 B
Рассмотрим предельный случай, когда сила трения покоя максимальна и равна μN, где N - сила реакции. Возможны две ситуации, когда тянут пружину вверх или вниз.
Тянем пружину вверх:
Запишем второй закон Ньютона в проекциях на оси, параллельную и перпендикулярную наклонной плоскости.
Параллельно плоскости действует компонента силы тяжести mg sin α, сила трения μN и сила со стороны пружины F. Второй закон Ньютона:
F = mg sin α + μN
Перпендикулярно плоскости: компонента силы тяжести mg cos α и сила реакции опоры N
N = mg cos α
Подставляем значение N в первое уравнение:
F = mg sin α + μmg cos α = mg(sin α + μ cos α)
[Проверка на разумность ответа, крайние случаи:
- α = 0. Тогда, очевидно, F = μ mg
- α = π/2. Сила, как и стоило ожидать, равна mg]
Тянем пружину вниз:
Параллельно: F = -mg sin α + μN (теперь сила тяжести двигать, а не мешает)
Перпендикулярно: N = mg cos α
F = mg(μ cos α - sin α)
[Проверка на разумность ответа:
- μ = tg α, тогда F = 0
- α = 0, F = μmg
Заметим, что углы α > arctg μ не удовлетворяют условию: при больших углах брусок сам по себе не покоится, а съезжает вниз]
Вычисление работы по известной силе
Осталось по уже найденной силе F вычислить работу A. Работа полностью перешла в потенwиальную энергию растянутой пружины, равную U = kx^2 / 2, где x - растяжение пружины.
найти закон Гука F = kx, откуда x = F/k.
Подставляя x в формулу, получаем A = U = k/2 * (F/k)^2 = F^2 / 2k
Наконец, надо подставить уже найденные силы в полученную формулу.
ответ. Надо совершить работу, равную
где "+" соответствует тяге "вверх", а "-" - тяге "вниз"