Ученые подсчитали, что синий кит, плавая равномерно в воде со скоростью 27 км/ч, развивает мощность 150 квт. определите силу сопротивления воды движению кита. а) 240 н б) 2 ∙ 104 н в) 42 ∙ 103 н г) 1,5 ∙ 105 н
Кинематический подход. Горизонтальная составляющая Vx вектора скорости неизменна и равна начальной горизонтальной скорости V0: Vx = V0. Скорость в момент падения V слагается из горизонтальной Vx и вертикальной Vy: V^2 = Vx^2 + Vy^2 откуда Vy^2 = V^2 - Vx^2 = V^2 - V0^2. Время падения t0 находим из соотношения: g = Vy/t0 => t0 = Vy/g = sqrt(V^2 - V0^2) Начальную высоту определяем из h0 = gt0^2/2 h0 = gVy^2/(2g^2) = (V^2 - V0^2)/(2g) = 1.8 м = 18 дм
Динамический подход. Возрастание кинетической энергии T - T0 = mV^2/2 - mV0^2/2 есть результат работы силы тяжести: mgh0 = mV^2/2 - mV0^2/2, откуда h0 = (V^2 - V0^2)/(2g) = (100 - 64)/20 = 1.8 м = 18 дм
Задача недоопределена: я не знаю, каковы массы (или размеры) шаров, а потому и не могу судить об их теплоёмкости. Могу лишь разобрать варианты.
1. Если шары одинаковой массы, то медный шар наплавит почти в три раза больше льда, потому что удельная теплоёмкость меди в 2,75 раза больше удельной теплоёмкости свинца (385 Дж на кило на градус против 130 Дж на кило на градус).
2. Если объёмы шаров одинаковы, то теплоёмкость шара из свинца всё-таки будет всё равно меньше, чем у медного шара, примерно в 2,3 раза: ρ₁ меди - 8.9 C₁ меди - 385 Дж ρ₂ свинца - 11.3 С₂ свинца - 130 Дж
ρ₁C₁/ρ₂С₂ = 8.9*385/(11.3*130) = 2.33
так что медный шар опять-таки будет остывать медленнее при прочих равных и отдаст большее количество теплоты, чем свинцовый.
3. В общем случае возможны самые различные варианты, медный шар может наплавить меньшее, равное или большее количество льда по сравнению со свинцовым - в том случае, если его теплоёмкость будет меньше, равна или больше, чем у свинцового, соответственно.
L - сокращается, остается:
P=Fv
F=P/v
F=150 000 Вт/7,5 м/с=20 000 Н=2*10⁴ Н