Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно, термический КПД которого 40%. Температура теплоприемника 0 градусов по Цельсию. Найти температуру теплоотдатчика и работу изотермического сжатия, если работа изотермического расширения 8 Дж.
Закон сохранения полной механической энергии гласит: W=W(k)+W(п), где W остается постоянной величиной. W(k) - Кинетическая Энергия W(п) - Потенциальная энергия W(k) = (m*v^2)/2 m - масса v - скорость W(п) = (k*x^2)/2 - для пружинного маятника k - жесткость пружины x - удлинение С теорией покончено, теперь перейдет к самой задаче. Для ее решения надо рассмотреть маятник в 2 точках, первая точка когда начальная скорость равна нулю, тогда W(k) = 0, а W(п) максимальна, отсюда следует: (1) W = W(п) 2 случай, когда удлинение пружины равно 0, а скорость максимальна, следовательно: W(п) = 0 (2) W = W(k) Теперь надо приравнять (1) и (2) уравнение и выразить из него неизвестную величину. (m*v^2)/2=(k*x^2)/2 Почти все задачи на сохранение полной механической энергии решаются по этому принципу.
m = 800 т = 8*10⁵ кг
t = 0,5 мин = 30 с
v = 36 км/ч = 10 м/с
v₀ = 0
μ = 0,1
<N> - ?
Запишем 2 закон Ньютона в векторной форме
Fт + mg + N + Fтр = ma - над всеми слагаемыми пишем вектора
Теперь тот же закон в проекциях на координатные оси
OX : Fт - Fтр + mgx = max
OY : N - mgy = 0
N = mgy = mg*cos(α)
Fтр = μ*N = μmg*cos(α)
mgx = mg*sin(α)
ax = a = (v - v₀)/t = 10 м/с / 30 с = 0,33 м/с²
Fт - μmg*cos(α) + mg*sin(α) = ma
Fт = ma + μmg*cos(α) - mg*sin(α)
Fт = m(a + μg*cos(α) - g*sin(α))
Fт = 8*10⁵ кг * (0,33 м/с² + 0,1 * 10 м/с² * cos(5°) - 10 м/с² * sin(5°)) = 8*10⁵ кг * ( 0,33 м/с² + 0,996 м/с² - 0,872 м/с²) = 8*10⁵ кг * 0,454 м/с² = 3,6*10⁵ Н
<v> = (v + v₀) / 2 = (10 м/с + 0) / 2 = 5 м/с
<N> = Fт * <v> = 3,6*10⁵ Н * 5 м/с = 1,8*10⁶ Вт = 1,8 МВт