При падении шара на него действуют сила тяжести F1, архимедова сила F2 и сила трения F3. Так как шар падает с постоянной скоростью, то F1=F2+F3. Нагрев шара происходит вследствие действия на него силы трения F3, найдём эту силу:
F3=F1-F2=ρ1*V*g-ρ2*V*g=V*g*(ρ1-ρ2), где ρ1= 11350 кг/м³ - плотность свинца, ρ2=1000 кг/м³ - плотность воды, V=0,00000002 м³ - объём шара, g≈10 м/с² - ускорение свободного падения. Отсюда F3≈0,00000002*10*10350=0,00207 Н. Пусть h - глубина реки, тогда при падении шара сила трения производит работу A=F3*h=0,00207*h Дж. Для нагрева шара на Δt требуется количество теплоты Q=с*ρ1*V*Δt, где c=140 ДЖ/(кг*К) - удельная теплоёмкость свинца. Отсюда Q=140*11350*0,00000002*2=0,06356 Дж. Если пренебречь потерями энергии, то A=Q. Тогда h=Q/F3=0,06356/0,00207≈30,7 м.
Работа подъема тела массы m в однородном поле силы тяжести на высоту h всегда больше потенциальной энергии П = mgh. Нельзя поднять тело массой mсилой тяги Fт, равной силе тяжести P = mg. В этом случае тело будет находиться в условиях статического равновесия, или в состоянии левитации (квазиневесомости). Чтобы поднимать тело вверх, необходимо приложить силу тяги Fт = Fл + дельта F, где Fл = mg назовем силой левитации. И не вдаваясь глубже в подробности вот вам формула для вычисления работы: A = (mgh)^2 / дельта Fh + 2mgh + дельта Fh (дельта F = Fт - Fл = 30 - 10 = 20 H ...вот откуда получили 10 (mg=10) Вычисляя по формуле получим A = 225 (Дж)
Весь путь - s 1-я часть пути -x 2-я часть пути - s-x скорость на 1-м участке - v скорость на 2-м участке - 2v средняя скорость - 1,5v x/v - время прохождения 1-го участка (s-x)/2v - время прохождения 2-го участка x/v+(s-x)/2v = (2x+s-x)/2v= (s+x)/2v - время прохождения всего пути s:(s+x)/2v = 2sv/(s+x) - средняя скорость 2sv/(s+x) = 1,5v 2s/(s+x) = 1,5 2s =1,5*(s+x) 2s = 1,5s +1,5x 2s - 1,5s = 1,5x 0,5s = 1,5x s = 1,5x/0,5 s = 3x s - x = 3x-x = 2x - длина 2-го участка x/2x = 1/2 - 1-й участок в 2 раза короче 2-го
ответ: h≈30,7 м.
Объяснение:
При падении шара на него действуют сила тяжести F1, архимедова сила F2 и сила трения F3. Так как шар падает с постоянной скоростью, то F1=F2+F3. Нагрев шара происходит вследствие действия на него силы трения F3, найдём эту силу:
F3=F1-F2=ρ1*V*g-ρ2*V*g=V*g*(ρ1-ρ2), где ρ1= 11350 кг/м³ - плотность свинца, ρ2=1000 кг/м³ - плотность воды, V=0,00000002 м³ - объём шара, g≈10 м/с² - ускорение свободного падения. Отсюда F3≈0,00000002*10*10350=0,00207 Н. Пусть h - глубина реки, тогда при падении шара сила трения производит работу A=F3*h=0,00207*h Дж. Для нагрева шара на Δt требуется количество теплоты Q=с*ρ1*V*Δt, где c=140 ДЖ/(кг*К) - удельная теплоёмкость свинца. Отсюда Q=140*11350*0,00000002*2=0,06356 Дж. Если пренебречь потерями энергии, то A=Q. Тогда h=Q/F3=0,06356/0,00207≈30,7 м.