Дано:
P = 2 кВт
t = 5 мин.
t°1 = 10 °C
t°2 = 30 °C
c = 4200 кг*°C
р = 1000 кг/м3
Найти:
n = ?
КПД нагревателя равно процентному отношению полезной работы нагревателя к затраченной им работе, т.е.:
n = A полезная / А затраченная * 100%
Полезная работа - это количество теплоты, которое нужно для нагрева 1-го литра воды на 20 °C:
dt° = 30 - 10 = 20 °C
1 литр = 0,001 м3
m = p*V = 1000 * 0,001 = 1 кг
А полезная = Q = c*m*dt° = 4200 * 1 * 20 = 84000 Дж
Затраченная нагревателем работа равна количеству теплоты, которое выделил нагреватель, то есть, она равна работе электрического тока:
5 мин. = 60 * 5 = 300 с
2 кВт = 2000 Вт
А затраченная = Q = P*t = 2000 * 300 = 600000 Дж
Остаётся только подставить найденные значения в главную формулу:
n = A полезная / А затраченная * 100% = 84000 / 600000 * 100% = 14%
ответ: КПД нагревателя равен 14%.
m = 100 г = 0.1 кг;
h=4R;
P - ?
Решение:
Запишем второй закон Ньютона для шарика при прохождении нижней точки траектории: N+mg+ma=0;
N - сила реакции опоры. Она противоположна по направлению и равна по модулю P: P=-N. Тогда mg+ma=-N; m(a+g)=P.
Массу шарика мы знаем, ускорение свободного падения равно 10 м/с². Остается найти центростремительное ускорение a.
a=V²/R.
По закону сохранения механической энергии, вся потенциальная энергия, которой обладал шар в момент, когда его отпустили, перейдет в кинетическую:
Ep=Ek;
mgh=mV²/2;
V²=2gh;
V²=8gR (т. к. h=4R по условию);
Значит a=V²/R=8gR/R=8g.
Осталось просто подставить наше найденное ускорение и посчитать)
P=m(a+g)=m(8g+g)=9mg=9*0.1*10=9 Н.
ответ: 9 Н.