Объяснение:
Коэффициент полезного действия - это отношение полезной работы к затраченной работе.
η = 
, где A1 - это полезная работа; A2 - это затраченная работа.
Полезная работа совершается тогда, когда мы равномерно поднимаем груз вертикально вверх на некоторую высоту.
Так как груз поднимаем равномерно, то подъемная сила будет равна силе тяжести
Получается, что A1 = mgh, где m - масса тела; g - ускорение свободного падения; h - высота, на которую груз поднимается.
Ну а затраченная работа совершается тогда, когда мы перемещаем тело по наклонной плоскости.
Тогда работа A2 = F * l, F - сила, с которой тело передвигают по наклонной плоскости; l - это длина наклонной плоскости. Подставим все эти формулы в формулу для вычисления КПД:
КПД = 
= 
= 50%
Сила поверхностного натяжения направлена перпендикулярно поверхности воды - для нашего случая к центру шарика.
Лаплассово давление P=2σ/r , где σ= 73 * 10^-3 Н/м - коэффициент поверхностного натяжения.
Для слоя воды расположенного под углом α к вертикали -
Площадь слоя
dS = 2*π*r*r*sin (α)*dα
Сила
dF = P dS = 2σ/r * 2*π*r*r*sin (α)*dα = 4* π* σ* r* sin (α)*dα
Нас интересует проекция этой силы на вертикальную ось
dFy= dF*cos(α) = 4* π* σ* r* sin (α)* cos(α) *dα = 2*π* σ* r* sin(2α) *dα
Интегрируем эти слои от 0 до π/2
F = ∫ dFy = ∫ π* σ* r* sin(2α) *d(2α) = 2*π*r*σ - это сила поверхностного натяжения для шарика наполовину в воде.
Объем шарика
V = 4/3 π*r^3
Масса
m = 4/3 π*r^3 ρ(ал)
Сила Тяжести
Fт = mg = 4/3 π*r^3 ρ(ал) * g
Архимедова сила
F а = 2/3 π*r^3 ρ(в) * g - шар наполовину в воде
Fa + F = Fт
Откуда
2/3 π*r^3 ρ(в) * g + 2*π*r*σ = 4/3 π*r^3 ρ(ал) * g
( 2ρ(ал)-ρ(в) ) r^2 * g = 3σ
r = √ (3σ/(g*(2ρ(aл) - ρ(в
Подставляя значения ρ(aл) = 2700 кг/м^3 ρ(в)= 1000 кг/ м^3
Получаем
r ~= 0.0023 м = 2.3 мм
это какого класса? ?