3) В холодную воду (1) массой 200 г опустили алюминиевый цилиндр (2) массой 46 г, нагретый до 100 ℃. После установления теплового равновесия установилась температура 50℃. Определите начальную температуру воды. Постройте графики t = t ( |Q| ) для воды и цилиндра. После оформления задачи заполните таблицу: Изменение температуры: (Δt2 = … ℃)
Центр инерции смещё в сторону более тяжелой половинки стержня на величину x. Поскольку половинки однородны и равны друг другу по объёму, центры инерций половинок размещены на расстояниях l/4 от середины стержня; силы тяжести, действующие на половинки пропорциональны их массам, следовательно, плотностям. С учётом сказанного, уравнение равновесия относительно искомой точки выглядит следующим образом: (l/4 + x)*ρ1 = (l/4 - x)*ρ2. Решая уравнение относительно x получаем: x = l(ρ2 - ρ1)/(4(ρ2 +ρ1)) здесь ρ1 - плотность железа 7,87 г/см куб ρ2 - плотность свинца 11,34 г/см куб l - длина стержня 40 см x = 40*3.47/(4*19.21) = 1.81 см ответ: центр тяжести смещён на 1,81 см от центра стержня в сторону свинцовой половинки.
На поверхности Земли расстояние до центра планеты составляет 1R. На высоте 3R расстояние до центра планеты составляет R + h = 4R Поскольку сила гравитации обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами взаимодействующих тел, при увеличении расстояния в четверо, сила уменьшается в квадрат четырёх, то есть в 16 раз. Коль скоро ускорение пропорционально силе, ускорение также уменьшится в 16 раз. Следовательно, на высоте, равной трём радиусам Земли ускорение свободного падения составляет g/16: F(4R)/F(R) = a/g = R^2/(4R)^2 = 1/16 а = g/16 или, что то же самое, g = 16a
С учётом сказанного, уравнение равновесия относительно искомой точки выглядит следующим образом:
(l/4 + x)*ρ1 = (l/4 - x)*ρ2.
Решая уравнение относительно x получаем:
x = l(ρ2 - ρ1)/(4(ρ2 +ρ1))
здесь ρ1 - плотность железа 7,87 г/см куб
ρ2 - плотность свинца 11,34 г/см куб
l - длина стержня 40 см
x = 40*3.47/(4*19.21) = 1.81 см
ответ: центр тяжести смещён на 1,81 см от центра стержня в сторону свинцовой половинки.