Запишем формулы:
a = (V-V₀) / t (1)
S = V₀·t + a·t² / 2 (2)
Подставим (1) в (2):
S = V₀·t + (V-V₀) ·t²/ (2·t)
S = V₀·t + (V-V₀) ·t/ 2
S = V₀·t + V·t/2 - V₀ ·t/ 2
S = (2·V₀·t + V·t - V₀ ·t) / 2
S = (V₀·t + V·t) /2
или:
S = (V₀+V)·t / 2
S = ( (V₀+V)/2) · t
Получили интересную и простую формулу, которой практически не пользуются на уроке физики (а зря...)
То есть путь при равноускоренном движении равен среднеарифметическому значению начальной и конечной скорости умноженному на время.
Ускорение знать вообще не надо!
N - мощность горелки,
t - искомое время,
Q - затраченное количество теплоты.
Разберемся поэтапно с Q.
На что наша горелка будет затрачивать энергию?
- плавление льда: λ m(л)
- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)
- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)
Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).
Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:
N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,
откуда искомое время t:
t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.
Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):
t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,
t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,
t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,
t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин