Не может ваша штанга вращаться вокруг горизонтальной оси, находясь при этом в горизонтальной плоскости. получается в моем воображении сие достаточно красиво, но в математическом плане будет, вероятно, трудно. скорее всего, в условии имелась ввиду вертикальная ось
представьте юлу. мы ее раскручиваем, она вращается. примерно тоже самое происходит с вашей штангой
на оба груза действуют сила натяжения T и центростремительная сила. пусть расстояние от 1 груза до оси равно L1. тогда
T = m1 w² L1 [!] T = m2 w² (L - L1)
то есть, m1 L1 = m2 L - m2 L1
L1 (m1 + m2) = m2 L
L1 = (m2 L)/(m1 + m2)
из уравнения [!]:
w² = (T/m1) * (m1 + m2)/(m2 L)
4 π² v² = (T/m1) * (m1 + m2)/(m2 L)
v = (1/(2π)) * √[(T/m1) * (m1 + m2)/(m2 L)]
v = (1/(2*3.14))*sqrt((100/0.1)*0.4/(0.3*0.18)) ≈ 13.7 Гц
η = (Tн - Tx)/Tн
η = 1 - (Tx/Tн)
Tx/Tн = 1 - η [1]
при этом по определению КПД также равен отношению работы газа за цикл к количеству теплоты Qн, полученному газом за цикл:
η = A/Qн
газ получает количество теплоты только на участке 1-2. так как участок 1-2 является изотермой, то Q12 = A12. то есть:
A = η A12
A = η v R Tн ln(V3/V1) [2]
работа газа за цикл А равна:
А = A12 + A23 + A34 + A41
A = v R (Tн ln(V3/V1) + (i/2) (Tx - Tн) + Tx ln(V2/V4) + (i/2) (Tн - Tx))
A = v R (Tн ln(V3/V1) + Tx ln(V2/V4)) [3]
объединим выражения [2] и [3]:
η Tн ln(V3/V1) = Tн ln(V3/V1) + Tx ln(V2/V4)
Tн ln(V3/V1) (η - 1) = Tx ln(V2/V4)
ln(V2/V4)/ln(V3/V1) = Tн (η - 1)/Tx
используем выражение [1]:
ln(V2/V4)/ln(V3/V1) = -1 [4]
обозначим отношение модуля работы газа в процессе 3-4 к работе газа за цикл за x. тогда (используем выражения [1], [2] и [4]):
x = |A34|/A = (v R Tx ln(V4/V2))/(η v R Tн ln(V3/V1))
x = (1/η) * (1-η) * 1 = (1-η)/η