15
Объяснение:
Запас прочности - это отношение предела прочности к механическому напряжению.
Механическое напряжение - это отношение силы упругости (в нашем случае сила натяжения троса) к площади сечения.
По второму закону ньютона:
F=ma; ma=T-Mg, где T - сила натяжения троса, M - масса лифта с пассажирами (по условию)
Подставив значения, Т=7800 Н
Площадь сечения=1,3*10^-4 м^2
Механическое напряжение= 7800/1,3*10^-4=6*10^7 Па
Найденное механическое напряжение - это напряжение для двух тросов. Тросы подвешены параллельно. Для одного троса напряжение будет: 3*10^7 Па
Запас прочности= 45*10^7/3*10^7=15
• определим ускорение шарика из уравнения динамики (так как пластина и шарик разноименно заряженные, то вектор Кулоновской силы направлен вниз - они притягиваются):
○ F + mg = ma
○ a = ((E q)/m) + g
• скорость шарика перед столкновением определим из уравнения кинематики:
○ h = (v² - v0²)/(2a)
○ v = √(v0² + 2ah)
○ v = √(v0² + 2h (((E q)/m) + g))
• количество теплоты, выделяемое на пластине:
○ Q = (m v²)/2
○ Q = m (0.5 v0² + h (((E q)/m) + g))
○ Q = 4*10^(-2)*(0.5*4 + 0.1*(2.5 + 9.8)) = 0.1292 Дж ≈ 0.13 Дж