Подвижный блок дает двойной выигрыш в силе. И если бы КПД и вес механизма равнялись бы нулю, то к веревке надо было бы приложить силу F = mg/2 = 40*10/2 = 200 Ньютонов. Но так как механизм имеет некоторый вес и КПД меньше 1 то дополнительно приходится прикладывать силу = 250 - 200 = 50 Ньютонов. Используя те данные, которые даны в задаче, ответить точно какой КПД и чему равен вес механизма, нельзя. Можно узнать, какой будет КПД, если масса механизма, например, = 2 кг. Тогда вес механизма = 2*10 = 20 Ньютонов. Значит, что бы поднять груз с механизмом надо приложить силу 200 +20/2 = 210 Н. А приложили 250. Значит КПД = 210/250 = 0,84
Боюсь в данном случае теорему Остроградского-Гаусса вряд ли можно использовать. Разве что для того, чтобы вывести закон Кулона. Разобьем кольцо на бесконечно малые участки длиной dl. Каждый участок находится на одинаковом расстоянии от точки A, где требуется определить напряженность. Это расстояние равно L=корень (a^2+r^2) Два участка, расположенных с противоположных сторон от центра кольца создают напряженности dE в точке A. При сложении этих векторов их проекции вдоль оси симметрии кольца сложатся, а в поперечном направлении уничтожатся. Поэтому каждая напряженность маленького участка при суммировании с напряженностью противоположного участка проектируется на ось кольца. Эта напряженность направлена от участка к точке A, поэтому образует с осью кольца угол, косинус которого равен a/L. В результате напряженность каждого маленького участка при проектировании умножается на этот косинус, то есть проекция равна dE*a/L. Сама напряженность точечного заряда (бесконечно малый участок можно считать точечным) находится по закону Кулона: dE=dq/(4*пи*эпсилон0*L^2), где dq=t*dl -- заряд участка. Тогда суммарная напряженность в точке A равна сумме t*dl/(4*пи*эпсилон0*L^2) * a/L для всех участков. При суммировании dl превращается в длину кольца равную 2*пи*r Тогда ответ E=t*r/(2*эпсилон0*(a^2+r^2)) * a/корень (a^2+r^2) Если посчитать, получится примерно 3,2 кВ/м
Q=500*0.5*2=500 Дж