М
Молодежь
К
Компьютеры-и-электроника
Д
Дом-и-сад
С
Стиль-и-уход-за-собой
П
Праздники-и-традиции
Т
Транспорт
П
Путешествия
С
Семейная-жизнь
Ф
Философия-и-религия
Б
Без категории
М
Мир-работы
Х
Хобби-и-рукоделие
И
Искусство-и-развлечения
В
Взаимоотношения
З
Здоровье
К
Кулинария-и-гостеприимство
Ф
Финансы-и-бизнес
П
Питомцы-и-животные
О
Образование
О
Образование-и-коммуникации
Сергій2006SSS
Сергій2006SSS
22.12.2021 16:19 •  Физика

Будівельник за мотузку піднімає відро з бетонним розчином, прикладаючи силу 250 Н. З якою швид­кістю він тягне мотузку, якщо за 1 хв виконує ро­боту 3 кДж?

👇
Открыть все ответы
Ответ:
nikitalarin843
nikitalarin843
22.12.2021
"закон сохранения электрического заряда гласит, что сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется. закон сохранения заряда выполняется абсолютно точно. на данный момент его происхождение объясняют следствием принципа калибровочной инвариантности [1][2]. требование релятивистской инвариантности приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу. в изначальной формулировке был бы возможен следующий процесс: заряд исчезает в одной точке пространства и мгновенно возникает в другой. однако, такой процесс был бы релятивистски неинвариантен: из-за относительности одновременности в некоторых системах отсчёта заряд появился бы в новом месте до того, как исчез в предыдущем, а в некоторых — заряд появился бы в новом месте спустя некоторое время после исчезновения в предыдущем. то есть был бы отрезок времени, в течение которого заряд не сохраняется. требование локальности позволяет записать закон сохранения заряда в дифференциальной и интегральной форме." права
4,6(34 оценок)
Ответ:
бооой
бооой
22.12.2021
Клевая задача. Максимальная скорость будет в итоге складываться из вертикальной и горизонтальной компонент:
v= \sqrt{v_y^2+v_x^2}

Поскольку падение происходит в гравитационном поле, то вертикальная компонента не связана с параметрами капли и зависит только от высоты падения и напряженности поля (ускорения свободного падения), так что с ней все ясно:
mgh=\frac{m}{2}v_y^2 =\ \textgreater \ v_y^2=2gh

Горизонтальная же компонента зависит от силы расталкивания двух частей одной капли. Скорость, приобретенная половинками исходной капли, полностью определит их кинетическую энергию. А по закону сохранения энергии, вся запасенная электростатическая энергия капли разделится между двумя капельками: частично станет их электростатической энергией и частично перейдет в кинетическую (по горизонтальной составляющей скорости). А значит, нам надо найти разность начальной и конечной электростатической энергии. Вот и все.

Начальная энергия капли равна E_0=4\pi\epsilon_0 R\frac{\phi_0^2}{2}

После разделения капли на две одинаковые их объемчики будут равны половине объема исходной капли, а отсюда находим их радиусы r:
\frac{4}{3}\pi R^3=2\cdot \frac{4}{3}\pi r^3
r=\frac{R}{ \sqrt[3]{2} }

Энергия распределится поровну, поэтому суммарная электростатическая энергия двух новых капель составит:
E=E_1+E_2=4\pi\epsilon_0 r\frac{\phi^2}{2}+4\pi\epsilon_0 r\frac{\phi^2}{2}=4\pi\epsilon_0 r\phi^2

Потенциал маленькой капли зависит от ее заряда и радиуса. Как изменился радиус мы уже знаем, а вот заряд после разделения распределился пополам - части ведь одинаковые. Поэтому
\phi=\frac{1}{2}\frac{R}{r}\phi_0= \frac{ \sqrt[3]{2} }{2} \phi_0

Таким образом, кинетическая энергия, связанная с горизонтальной компонентой скорости, равна
E_k=\frac{m}{2}v_x^2=E_0-E=4\pi\epsilon_0 R\frac{\phi_0^2}{2}-4\pi\epsilon_0 r\phi^2=4\pi\epsilon_0(R\frac{\phi_0^2}{2}-\frac{R}{ \sqrt[3]{2} }\frac{ (\sqrt[3]{2})^2 }{4}\phi_0^2)

E_0-E=4\pi\epsilon_0\phi_0^2R(\frac{1}{2}-\frac{\sqrt[3]{2}}{4})

m=\rho V=\rho \frac{4}{3}\pi R^3 - суммарная масса двух частей, разумеется равна массе исходной капли.

Отсюда
v_x^2=\frac{2}{\rho \frac{4}{3}\pi R^3}4\pi\epsilon_0\phi_0^2R(\frac{1}{2}-\frac{\sqrt[3]{2}}{4})=\frac{6}{\rho R^2}\epsilon_0\phi_0^2(\frac{1}{2}-\frac{\sqrt[3]{2}}{4})

v_x^2=\frac{3\epsilon_0\phi_0^2}{\rho R^2}(1-\frac{\sqrt[3]{2}}{2})

Окончательно,
v= \sqrt{v_y^2+v_x^2} = \sqrt{2gh+\frac{3\epsilon_0\phi_0^2}{\rho R^2}(1-\frac{\sqrt[3]{2}}{2})}
4,6(35 оценок)
Это интересно:
Новые ответы от MOGZ: Физика
logo
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси Mozg
Открыть лучший ответ