Дано:
m₁ = 138 г = 0,138 кг - масса олова
t₁ = 21°C - начальная температура олова
t₂ = 232°C - температура плавления олова
с₁ = 250 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость олова
λ₁ = 0,59·10⁵ Дж/кг - удельная теплота плавления олова
m₂ = 13 г = 0,013 кг - масса бензина
q₂ = 47·10⁶ Дж/кг - удельная теплота сгорания бензина
Найти:
ΔQ - потери энергии при плавлении олова
Энергия, затраченная на нагревание и плавление олова
Q₁ = с₁m₁(t₂ - t₁) + λ₁m₁ = 250 · 0.138 · (232 - 21) + 0,59·10⁵ · 0.138 =
= 7279,5 + 8142 = 15421.5 (Дж)
Энергия, выделившаяся при сгорании бензина
Q₂ = q₂m₂ = 47·10⁶ · 0.013 = 611 000 (Дж)
Потери энергии
ΔQ = Q₂ - Q₁ = 611 000 - 15421,5 = 595 578.5 (Дж) ≈ 595.6 кДж
Потери энергии составили 595,6 кДж
Реальная колебательная система часто находится в среде, и на колеблющуюся материальную точку действует сила сопротивления. Начальная энергия тела постепенно уменьшается. В этом случае, как говорят, система совершает затухающие колебания.
Особенности затухания колебаний можно выяснить с уравнения динамики, составленного с учётом силы сопротивления среды. Последнюю при малых скоростях движения записывают как Fr = - rv = - rdv/dt где r – постоянная, называемая коэффициентом сопротивления (его трудно спутать с расстоянием, так как в последующих формулах речь идёт только о функции смещения x(t).
Вынужденные колебания.
Одним из важных вопросов является вопрос о результате внешнего периодического воздействия на систему с упругими свойствами. Основные выводы можно получить, решая уравнение динамики, записанное с учётом периодической внешней силы. Это есть дифференциальное уравнение второго порядка, линейное, с постоянными коэффициентами, неоднородное. Как известно, общее решение неоднородного уравнения представляет собой сумму x0(t) общего решения соответствующего однородного уравнения и какого-либо x1(t) частного решения неоднородного уравнения.
Общее решение однородного уравнения описывает затухающие колебания. Если нас интересуют моменты времени, то для таких моментов функция x0(t) стремится к нулю и остаётся только движение, описываемое частным решением (установившееся движение). В качестве этого частного решения разумно предположить функцию. Одной из важных характеристик колебательной системы является добротность – отношение амплитуды колебаний при резонансе к амплитуде статического смещения. Добротность показывает раскачки» системы.
