Консультации Портала - Консультация #185237

Задать вопрос Консультации Пользователи Форум

Задать вопрос экспертам

Консультация № 185237

21.01.2012, 09:03

61.49 руб.

0 12 6

Образование

Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Я очень Вас прошу как можно подробнее разберите и прорешайте пожалуйста все эти задачи с пояснениями как можно подробнее к каждой формуле в задачах. Заранее благодарю всех.

1)Кислород при нормальных условиях заполняет сосуд вместимостью V = 11,2 л. Определить количество вещества n газа и его массу m.

2)Первичная обмотка трансформатора, включенного в цепь переменного тока с напряжением 220 В, имеет 1500 витков.
Определить число витков во вторичной обмотке, если она должна питать цепь с напряжением 6,3 В при токе 0,5 А.
Нагрузка активна. Сопротивление вторичной обмотки 0,2 Ом. Сопротивлением первичной обмотки пренебречь.

3)Из смотрового окошечка печи излучается поток 4 кДж/мин.
Определить температуру печи, если площадь окошечка равна 8 см2.

4)Поток излучения абсолютно черного тела равен 10 кВт, амаксимум спектра излучения приходится на длину волны 0,8 мкм.
Определить площадь излучающей поверхности.

5)Конденсатор электроёмкостью С1 = 0,6 мкФ был заряжен до разности потенциалов U1 = 300 В и соединён со вторым конденсатором электроемкостью C2 = 0,4 мкФ, заряженным до разности потенциалов U2 = 150 В.
Найдите заряд ΔQ, перетекший с пластин первого конденсатора на второй.

6)Во сколько раз изменилась полная механическая энергия колеблющегося маятника при уменьшении его длины в 4 раза и увеличении амплитуды в 2 раза.

7)Разность хода двух когерентных волн с одинаковыми амплитудами равна 8 см., а длина волны 4 см.Каков результат интерференции?

8)Температура абсолютно черного тела равна 2000 К. Определить длину волны, на которую приходится максимум спектра энергии излучения, и спектральную плотность энергетической светимости для этой длины волны.

9)Чему равна мощность, развиваемая трактором при скорости 9,65 км/ч и тяговом усилии 15 кН?

10) Тело массой 2 т движется со скоростью 36 км/ч. Определите кинетическую энергию тела.

11)Какую работу совершает сила тяжести, действующая на дождевую каплю массой 20 мг, при её падении с высоты 2 км?

12)Определите, кто развивает большую мощность: медленно поднимающийся по лестнице человек или спортсмен с тем же весом, совершающий прыжок с шестом на такую же высоту.

13)Мальчик поднимает груз на высоту 50 см, действуя на него силой 40 Н. Чему равна произведённая работа?

14)Вода, вес которой 45 кН, подаётся при помощи насоса на высоту 5 м за 5 мин. Определите мощность насоса.

15)Определите мощность машины, которая поднимает молот массой 200 кг на высоту 0,75 м 120 раз в минуту.

16)Кран поднимает груз массой 2 т. Какова совершённая краном работа за первые 5 с, если скорость поднятия 30 м/мин?

17)Какова кинетическая и потенциальная энергия тела массой 3 кг, падающего свободно с высоты 5 м, на расстоянии 2 м от поверхности Земли?

18)Какую работу совершает человек, поднимающий груз массой 2 кг на высоту 1,5 м с ускорением 3 м/с2?

Обсуждение

давно

Гордиенко Андрей Владимирович

Мастер-Эксперт
17387
18345

21.01.2012, 10:09

общий

это ответ

Здравствуйте, Антон Владимирович!

Рассмотрим следующие задачи.

9. Чему равна мощность, развиваемая трактором при скорости 9,65 км/ч и тяговом усилии 15 кН?

Мощность P равна произведению силы F на скорость v:
P = Fv,
P = 9,65 [$183$] 10³/3600 [$183$] 15 [$183$] 10³ [$8776$] 4,02 [$183$] 10⁴ (Вт) = 40,2 кВт
(все величины должны быть представлены в СИ).

10. Тело массой 2 т движется со скоростью 36 км/ч. Определите кинетическую энергию тела.

Согласно определению кинетической энергии, имеем
K = mv²/2,
K = 2 [$183$] 10³ [$183$] (36 [$183$] 10³/3600)²/2 = 1 [$183$] 10⁵ (Дж) = 100 кДж.

11. Какую работу совершает сила тяжести, действующая на дождевую каплю массой 20 мг, при её падении с высоты 2 км?

Согласно определению работы, имеем
A = Fh = mgh,
A = 20 [$183$] 10^-6 [$183$] 9,81 [$183$] 2 [$183$] 10³ [$8776$] 0,39 (Дж).

С уважением.

Я посмотрел Ваше решение задачи и оценил его на отлично.

Об авторе:
Facta loquuntur.

Неизвестный

21.01.2012, 10:17

общий

Доброе утро!
А почему в задаче мощность равна силу на скорость, а не работу делить на время??? ???

давно

SFResid

Мастер-Эксперт
27822
2370

21.01.2012, 12:26

общий

это ответ

Здравствуйте, Даровко Антон Владимирович!
Задача 2. (согласно просьбе, разбираю подробно). Дано: Напряжение первичной обмотки U[sub]1[/sub] = 220 В, число витков первичной обмотки w[sub]1[/sub] = 1500, выходное напряжение U[sub]2[/sub] = 6.3 В, ток нагрузки I[sub]2[/sub] = 0.5 А, сопротивление вторичной обмотки R[sub]2[/sub] = 0.2 Ом. Найти число витков вторичной обмотки w[sub]2[/sub].
Решение: а) потеря напряжения в сопротивлении вторичной обмотки по закону Ома: [$916$]U[sub]2[/sub] = I[sub]2[/sub]*R[sub]2[/sub] = 0.5*0.2 = 0.1 В; б) требуемая ЭДС вторичной обмотки: E[sub]2[/sub] = U[sub]2[/sub] + [$916$]U[sub]2[/sub] = 6.3 + 0.1 = 6.4 В; в) поскольку сопротивлением первичной обмотки пренебрегаем, E[sub]1[/sub] = U[sub]1[/sub] = 220 В; г) коэффициент трансформации k = E[sub]1[/sub]/E[sub]2[/sub] = w[sub]1[/sub]/w[sub]2[/sub] (1), откуда w[sub]2[/sub] = w[sub]1[/sub]*E[sub]2[/sub]/E[sub]1[/sub] = 1500*6.4/220 [$8776$] 44 (число витков у такого трансформатора может быть только целым). [size=1]Примечание: зависимости, приведенные в пп а)-в) надо держать в голове; ведь, к примеру, подсчитывая стоимость покупки, мы не вспоминаем формулу, а просто умножаем цену на количество).[/size]
Задача 5. Дано: Ёмкость конденсатора С[sub]1[/sub] = 0.6 мкФ, разность потенциалов U[sub]11[/sub] = 300 В, емкость конденсатора C[sub]2[/sub] = 0.4 мкФ, разность потенциалов U[sub]12[/sub] = 150 В. Найти заряд [$916$]Q, перетекший с пластин первого конденсатора на второй после их соединёния выводами с одинаковой полярностью.
Решение: а) первоначальный заряд конденсатора С[sub]1[/sub]: Q[sub]11[/sub] = С[sub]1[/sub]*U[sub]11[/sub] = 0.6*300 = 180 мкКл; б) первоначальный заряд конденсатора С[sub]2[/sub]: Q[sub]12[/sub] = С[sub]2[/sub]*U[sub]12[/sub] = 0.4*150 = 60 мкКл; в) после их соединёния выводами с одинаковой полярностью заряды и емкости складываются; суммарный заряд Q[sub]с[/sub] = Q[sub]11[/sub] + Q[sub]12[/sub] = 180 + 60 = 240 мкКл; суммарная емкость С[sub]с[/sub] = С[sub]1[/sub] + С[sub]2[/sub] = 0.6 + 0.4 = 1.0 мкФ; общая разность потенциалов U[sub]о[/sub] = Q[sub]с[/sub]/С[sub]с[/sub] = 240/1.0 = 240 В; г) заряд конденсатора С[sub]1[/sub] после соединёния: Q[sub]21[/sub] = С[sub]1[/sub]*U[sub]о[/sub] = 0.6*240 = 144 мкКл; то же конденсатора С[sub]2[/sub]: Q[sub]22[/sub] = С[sub]2[/sub]*U[sub]о[/sub] = 0.4*240 = 96 мкКл; д) заряд конденсатора С[sub]1[/sub] после соединёния уменьшился на [$916$]Q = Q[sub]11[/sub] - Q[sub]21[/sub] = 180 - 144 = 36 мкКл; заряд конденсатора С[sub]2[/sub] после соединёния увеличился на [$916$]Q = Q[sub]22[/sub] - Q[sub]12[/sub] = 96 - 60 = 36 мкКл.
Задача 17. Потенциальная энергия тела массой 3 кг, находящегося на высоте 5 м равна 3*9.81*5 = 147.15 Дж; на расстоянии 2 м от поверхности Земли она равна 3*9.81*2 = 58.86 Дж; разность 147.15 - 58.86 = 88.29 Дж перешла в кинетическую.

Я посмотрел Ваше решение задачи и оценил его на отлично.

Неизвестный

21.01.2012, 12:32

общий

21.01.2012, 12:38

Вы абсолютно правы но в условии задачи нам не дано ни работа ни время.
Мощность равна: P=dA/dt= <где работа равна: dA=FdS, получаем> = FdS/dt = < где dS/dt=V - скорость, в итоге получаем формулу:> = F[$183$]V

давно

SFResid

Мастер-Эксперт
27822
2370

21.01.2012, 12:36

общий

P = A/t (1); A = F*h (2); отсюда P = F*(h/t) (3); h/t = v (4); отсюда P = F*v (5)

Неизвестный

21.01.2012, 13:21

общий

это ответ

Здравствуйте, Даровко Антон Владимирович!
Задача 4
Дано:
P=10кВт=10[$149$]10³ Вт
[$955$]=0,8 мкм=0,8[$149$]10^-6 м
Найти:
S-?
Решение:
Согласно закону Стефана-Больцмана, энергетическая светимость черного тела равна:
R_e=[$963$][$149$]T⁴
где [$963$]=5,67[$149$]10^-8 Вт/(м²[$149$]К⁴) - постоянная Стефана-Больцмана.
Площадь поверхности S, излучает мощность равную:
P=R_e[$149$]S=[$963$][$149$]T⁴[$149$]S, отсюда площадь равна: S=P/([$963$][$149$]T⁴)
Температуру можно найти из закона смещения Вина:
[$955$]=b/T
где b = 2.9[$149$]10^-3 м[$149$]К
выразив температуру, получаем: T=b/[$955$]= 2.9[$149$]10^-3/0,8[$149$]10^-6=3,625[$149$]10³ (К)
Без труда можно найти значение площади:
S=10[$149$]10³ / 5,67[$149$] 10^-8 [$149$] (3,625*10³)⁴ = 0.001 (м²)=10 (см²)
Ответ: площадь излучающей поверхности равна S=10 см²

Я посмотрел Ваше решение задачи и оценил его на отлично.

давно

Асмик Гаряка

Профессор
230118
3054

21.01.2012, 13:44

общий

это ответ

Здравствуйте, Даровко Антон Владимирович!

Рассмотрим следующие задачи

6) Полная энергия при гармонических механических колебаниях пропорциональна квадрату амплитуды и квадрату циклической частоты.
А квадрат циклической частоты [$969$]²=g/L обратно пропорционален длине маятника. Благодаря увеличению амплитуды энергия увеличится в 4 раза, а благодаря уменьшению длины тоже в 4, всего увеличится в 16 раз.

12)Определите, кто развивает большую мощность: медленно поднимающийся по лестнице человек или спортсмен с тем же весом, совершающий прыжок с шестом на такую же высоту.
Мощность выше у спорстмена, так как он совершает ту же работу за меньшее время. Приблизительно прыжок на 6 м совершается за 2 с, человек поднимается по лестнице за 10-15 с.
P = A/t
Время - частное, то есть чем меньше время, тем большая мощность.

13)Мальчик поднимает груз на высоту 50 см, действуя на него силой 40 Н. Чему равна произведённая работа?
A = FS=0.5м*40 Н=20 Дж.

14)Вода, вес которой 45 кН, подаётся при помощи насоса на высоту 5 м за 5 мин. Определите мощность насоса.
Мощность P равна частному работы и времени, за которое она совершается:
P = A/t
t=300 с
(все величины должны быть представлены в СИ).
A = mgh, mg=45 кН
P=mgh/t=45*10^3*5м/300c=750 Вт

15)Определите мощность машины, которая поднимает молот массой 200 кг на высоту 0,75 м 120 раз в минуту.

Мощность P равна частному работы и времени, за которое она совершается:
P = A/t
t=0.5 с (120 раз в минуту означает, что работа производится за полсекунды)
A = mgh
P=mgh/t=200*9.8 м/c* 0,75 м/0.5 с =2940 Вт
(все величины должны быть представлены в СИ).

16)Кран поднимает груз массой 2 т. Какова совершённая краном работа за первые 5 с, если скорость поднятия 30 м/мин?
Перемещение за 5 с s=tv=5c*0,5 м/c=2,5 м
Работа A=hmg=2,5 м* 2000 кг *9.8 м/c²=49 кДж

17)Какова кинетическая и потенциальная энергия тела массой 3 кг, падающего свободно с высоты 5 м, на расстоянии 2 м от поверхности Земли?
Кинетическая энергия E=mv²/2
На расстоянии 2 от поверхности тело прошло 3 метра.
Кинетическая энергия равна уменьшению потенциальной энергии mg[$916$]h = 3кг*9.8 м/c²*3м=88,2 Дж.
Ее можно вычислить также исходя их формул E=mv²/2 и v²=2gh.
Потенциальная энергия на высоте 2 м равна 3кг*9.8 м/c²*2м=58,8 Дж

18)Какую работу совершает человек, поднимающий груз массой 2 кг на высоту 1,5 м с ускорением 3 м/с2?
Работа, совершаемая над грузом, равна приложенной силе, умноженной на перемещение.
Если бы не было ускорения, то человек бы прилагал силу, равную весу тела. Значит, он прилагает дополнительную силу ma
Общая сила равна F=m(g+a)
Работа A=hm(g+a)=38.4 Дж

С уважением.

Я посмотрел Ваше решение задачи и оценил его на отлично.

Неизвестный

21.01.2012, 18:10

общий

это ответ

Здравствуйте, Даровко Антон Владимирович!

Код:

1)Кислород при нормальных условиях заполняет сосуд вместимостью V = 11,2 л. Определить количество вещества n газа и его массу m.

при нормальных условиях

л/моль

моль

кг

М-молярная масса кислорода, взята из таблица Менделеева.

Код:

3).Из смотрового окошечка печи излучается поток 4 кДж/мин.
Определить температуру печи, если площадь окошечка равна 8 см2.

Будем считать что печка излучает как абсолютно черное тело, тогда энергия излучаемая за одну секунду можно найти по з. Стефана-Больцмана

Вт/{м^4*K^4} -постоянная Больцмана

Дырка площадью S излучает мощность равную

поэтому температура равна

Подставляя числа находим

Я посмотрел Ваше решение задачи и оценил его на отлично.

Неизвестный

22.01.2012, 20:08

общий

Добрый вечер Гордиенко Андрей Владимирович!
Решите пожалуйста задачу №8, я Вас очень прошу.
А почему в задаче №9 берём производные, чтобы найти мощность??? ???

давно

Киселев Виталий Сергеевич

Академик
324866
619

23.01.2012, 04:58

общий

это ответ

Здравствуйте, Даровко Антон Владимирович!
Задача 8.

Дано:
Т=2000 К
___________
[$955$] - ?
(r_[$955$],T)_max - ?

Решение

Воспользуемся законом Вина
[$955$]=b/T, где
[$955$] - длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости черного тела;
b=2.9*10^-3 (м*К) - постоянная Вина.
Следовательно, будем иметь:
[$955$]=b/T=2.9*10^-3/2000=1.45*10^-6 (м)=1.45 (мкм)
По второму закону Вина
(r_[$955$],T)_max=С₂*T⁵, где
(r_[$955$],T)_max - максимальная спектральная плотность энергетической светимости;
С₂=1.29*10^-5 (Вт/м³К⁵).
Следовательно, для искомой величину будем иметь:
(r_[$955$],T)_max=1.29*10^-5*2000⁵=4.128*10¹¹ (Вт/м³)
Будут вопросы обращайтесь в минифорум.
Удачи

Я просмотрел Ваше решение моей задачи и ставлю Вам оценку отлично.

давно

SFResid

Мастер-Эксперт
27822
2370

24.01.2012, 09:51

общий

Цитата: 324365

А почему в задаче №9 берём производные, чтобы найти мощность??? ???

"Мгновенная" мощность равна: P=dA/dt [size=3]по определению[/size], т.е. [size=3]по договорённости[/size] о том, чтобы именно эта величина именно так называлась. Остальное - математика.

Неизвестный

26.01.2012, 21:51

общий

Добрый вечер SFResid.
Спасибо за информацию.

Форма ответа

Отправка постов/ответов доступна только зарегистрированным и подтвержденным пользователям.

Если Вы уже зарегистрированы на Портале - войдите в систему, если Вы еще не регистрировались - пройдите простую процедуру регистрации.