Необходимо выбросить из ямы глубиной 2м на поверхность 0,1^3 грунта плотностью 2600кг/м^3.определите: мощьность,которую надо развить,чтобы выполнить эту работу за 52с
Клевая задача. Максимальная скорость будет в итоге складываться из вертикальной и горизонтальной компонент:
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:
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
После разделения капли на две одинаковые их объемчики будут равны половине объема исходной капли, а отсюда находим их радиусы :
Энергия распределится поровну, поэтому суммарная электростатическая энергия двух новых капель составит:
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
Таким образом, кинетическая энергия, связанная с горизонтальной компонентой скорости, равна
- суммарная масса двух частей, разумеется равна массе исходной капли.
Юзаем закон сохранения импульсаp(1) = p(2)p(1) - импульс человекаp(2) импульс человека с лодкойm(1) - масса человекаm(2) масса лодкиv(1) - скорость человека Находим импульс человекаp(1) = m(1)v(1) = 70 кг * 6 м/c = 420 кг * м/сЧеловек и лодка образуют систему (m(1) + m(2)), значит m(1)v(1) = (m(1) + m(2)) * v(2) = m(общ) * v(2)m(общ) = m(1) + m(2) = 70 кг + 35 кг = 105 кг420 кг * м/с = 105 кг* vВыразим из формулы p(1) = m(общ) * v(2) нашу неизвестную скоростьv(2) = 420 кг * м/с / 105 кг = 4 м/с
m=pv
m=2600*0,1=260кг
F=gm
F=10*260=2600H
A=FS
A=2600*2=5200Дж
N=A/t
N=5200:52=100Вт