1. В каких из перечисленных случаев тело приобретает кинетическую энергина ав каких — потенциальную: А) заведённая пружинав часовом механизме В) космической корабль при движении по орбитевокруг Земли С) ребенок на качелях на максимальной высоте
Вообще, строго говоря, любой проводник, если только это не сверхпроводник, обладает ненулевым сопротивлением, а значит потенциал в начале проводника и в его конце все-таки будет немного отличаться, однако на практике сопротивлением проводов принято пренебрегать, т.к. по сравнению с сопротивлением полезной нагрузки оно чрезвычайно мало. в электроэнергетике сопротивление проводов (активное и индуктивное) учитывают обязательно, т.к. потребитель может находиться за многие десятки и сотни километров от места генерации энергии.
Добрый день! Давайте посмотрим, как решить эту задачу.
В данной задаче нам даны такие данные:
- плоскость, образующая угол 45˚ с горизонтом;
- на этой плоскости находится деревянный брусок;
- на бруске укреплен штатив, к которому подвешен шарик массой 50 г;
- коэффициент трения между бруском и плоскостью составляет 0.3.
Мы должны вычислить угол отклонения нити от вертикали в процессе движения шарика.
Для решения задачи нам понадобятся следующие физические законы:
1. Закон сохранения энергии. В данной задаче можно воспользоваться формулой потенциальной энергии:
Epot = m * g * h, где m - масса шарика, g - ускорение свободного падения, h - высота отклонения шарика от начального положения.
2. Закон сохранения механической энергии. В данной задаче можно использовать формулу для кинетической энергии:
Ekin = (1/2) * m * v^2, где m - масса шарика, v - скорость движения шарика.
Итак, для решения задачи пошагово:
Шаг 1: Вычислим начальную потенциальную энергию шарика.
Начальная потенциальная энергия Epot начала движения равна 0, так как шарик находится на вершине наклонной плоскости.
Шаг 2: Вычислим конечную потенциальную энергию шарика.
Конечная потенциальная энергия Epot конца движения равна m * g * h, где m - масса шарика (50 г), g - ускорение свободного падения (9.8 м/с^2), h - высота отклонения шарика от начального положения.
Шаг 3: Вычислим работу трения, выполняемую над шариком в процессе движения.
Работу трения Wt можно вычислить по формуле:
Wt = μ * N * s, где μ - коэффициент трения между бруском и плоскостью (0.3), N - нормальная сила, s - путь, пройденный шариком по плоскости.
Шаг 4: Выразим работу трения через изменение потенциальной энергии и расстояние.
Поскольку работа трения равна изменению потенциальной энергии, то Wt равна конечной потенциальной энергии минус начальная потенциальная энергия:
Wt = Epot - 0 = Epot.
Шаг 5: Подставим значения и найдем s.
Epot = Wt, значит, Epot = μ * N * s.
Нормальная сила N равна m * g, где m - масса шарика (50 г), g - ускорение свободного падения (9.8 м/с^2).
Таким образом, μ * N * s = m * g * h.
Подставим значения и найдем s:
0.3 * (0.05 кг * 9.8 м/с^2) * s = 0.05 кг * 9.8 м/с^2 * h.
Упростим выражение: 0.3 * 0.05 * 9.8 * s = 0.05 * 9.8 * h.
0.0147 * s = 0.49 * h.
Шаг 6: Выразим угол отклонения нити от вертикали через найденное расстояние и гипотенузу прямоугольного треугольника.
Так как плоскость образует угол 45˚ с горизонтом, то она образует угол 45˚ с вертикалью.
В прямоугольном треугольнике, образованном наклонной плоскостью, горизонтом и вертикалью, у нас есть расстояние s и гипотенуза треугольника (к которой отклоняется нить). Пусть угол отклонения нити от вертикали равен α, тогда tg α = s/h.
Таким образом, α = arctg (s/h).
Шаг 7: Подставим значения и вычислим угол α.
В нашем случае, s = 0.0147 * s = 0.49 * h.
Тогда tg α = 0.0147 * s / h = 0.0147 * 0.49 * h / h = 0.007203.
Чтобы получить угол α, возьмем арктангенс от 0.007203: α ≈ arctg (0.007203) ≈ 0.415˚.
Таким образом, угол отклонения нити от вертикали в процессе движения шарика составляет примерно 0.415˚.
