Полная механическая энергия тела в любой момент времени равна сумме кинетической и потенциальной энергий.
Eu= Ek + Ep; Ek=mv^2/2; Ep=mgh, где
Eu - полная механическая энергия тела, Дж
Ek - кинетическая энергия тела, Дж
Ep - потенциальная энергия тела, Дж
m - масса тела, кг
v - скорость тела, м/с
g - ускорение свободного падения, м/с^2
h - высота, на которую тело поднялось относительно нулевого уровня, м
В начальный момент времени (в момент, когда тело было подброшено вверх) потенциальная энергия тела равна 0 (тело начинает движение с нулевого уровня высоты, h=0) Ер = 0, и, следовательно, вся механическая энергия тела есть энергия кинетическая Eu = Ek + 0.
В процессе движения кинетическая энергия тела уменьшается (уменьшается скорость т.к. на тело действует ускорение свободного падения; тело тормозится силой тяжести), а потенциальная возрастает (высота тела над землей возрастает).
В какой-то момент, на некоторой высоте кинетическая энергия станет равной потенциальной.
Т.е первоначальная механическая энергия разделится пополам: Ep=Ek=Eu/2.
А мы можем вычислить величину Eu/2? Можем, если вспомним, что в нчальный момент времени вся механическая энергия равнялась кинетической. Т.е. на момент равенства энергий, каждая из них равняется:
Закон Ома для участка цепи применительно к обеим спиралям (из меди и вольфрама): Iм = Uм/Rм Iв = Uв/Rв
Спирали соединены последовательно, значит сила тока через них одинаковая (Iм = Iв = I). Тогда: Uм/Rм = Uв/Rв Uм/Uв = Rм/Rв
Сопротивление R проволки (спирали) длиной L и площадью поперечного сечения S: R = ρ*L/S, где ρ – удельное электрическое сопротивление материала, из которого выполнен проводник.
Тогда: Uм/Uв = (ρм*Lм/Sм)/(ρв*Lв/Sв) Но размеры спиралей равны (Lм = Lв и Sм = Sв): Uм/Uв = ρм/ρв То есть напряжение на спиралях разделится пропорционально удельным электрическим сопротивлениям.
Учитывая, что при последовательном соединении суммарное напряжение: U = Uм + Uв Uв = U - Uм, получим: Uм/(U - Uм) = ρм/ρв Uм*ρв/ρм = U - Uм Uм*(ρв/ρм + 1) = U Uм = U / (ρв/ρм + 1) Uм = 7,2 В / (5,5*10^(-8)/(1,7*10^(-8)) + 1)) Uм = 1,7 В
На всякий случай найду (в задании не просят) напряжение на вольфрамовой спирали: Uв = U - Uм Uв = 7,2 В - 1,7 В Uв = 5,5 В
На высоте h≅16 м.
Объяснение:
Полная механическая энергия тела в любой момент времени равна сумме кинетической и потенциальной энергий.
Eu= Ek + Ep; Ek=mv^2/2; Ep=mgh, где
Eu - полная механическая энергия тела, Дж
Ek - кинетическая энергия тела, Дж
Ep - потенциальная энергия тела, Дж
m - масса тела, кг
v - скорость тела, м/с
g - ускорение свободного падения, м/с^2
h - высота, на которую тело поднялось относительно нулевого уровня, м
В начальный момент времени (в момент, когда тело было подброшено вверх) потенциальная энергия тела равна 0 (тело начинает движение с нулевого уровня высоты, h=0) Ер = 0, и, следовательно, вся механическая энергия тела есть энергия кинетическая Eu = Ek + 0.
В процессе движения кинетическая энергия тела уменьшается (уменьшается скорость т.к. на тело действует ускорение свободного падения; тело тормозится силой тяжести), а потенциальная возрастает (высота тела над землей возрастает).
В какой-то момент, на некоторой высоте кинетическая энергия станет равной потенциальной.
Т.е первоначальная механическая энергия разделится пополам: Ep=Ek=Eu/2.
А мы можем вычислить величину Eu/2? Можем, если вспомним, что в нчальный момент времени вся механическая энергия равнялась кинетической. Т.е. на момент равенства энергий, каждая из них равняется:
Eu/2=(mv^2/2)/2;
Следовательно потенциальная энергия равна
Ep=Eu/2; mgh=(mv^2/2)/2;
mgh=mv^2/4;
выразим отсюда высоту h, и сократим на m:
h=v^2/(4g).
Подставим данные из условия, примем g=10 м/с^2
h=25^2/(4*10)=625/40≅16 м.