Определите объем вакуумной полости в куске чугуна массой 3,5 кг, если вес этого куска в воде равен 28 Н.
Вес куска чугуна в воде равен весу этого куска в воздухе, за вычетом выталкивающей силы, численно равной весу воды в объеме куска чугуна:
P = F(т) - F(a) = mg - ρ(в)gV,
где m = 3,5 кг - масса чугуна
g = 10 Н/кг - ускорение своб. падения
ρ(в) = 1000 кг/м³ - плотность воды
V - объем куска чугуна, погруженного в воду
Найдем объем куска чугуна массой 3,5 кг:
V = m/ρ = 3,5 : 7000 = 5·10⁻⁴ (м²)
При погружении этого куска в воду, на него будет действовать выталкивающая сила, равная весу воды в объеме куска чугуна:
F(a) = ρ(в)gV = 1000 · 10 · 5 · 10⁻⁴ = 5 (H)
То есть вес такого куска в воде должен быть:
P₀ = mg - F(a) = 35 - 5 = 30 (H)
Однако, мы имеем вес куска чугуна в воде не 30, а 28 Н. Очевидно, что разница в весе приходится на дополнительную выталкивающую силу, то есть на вес воды в объеме полости внутри куска чугуна:
F(a)' = P₀ - P = 30 - 28 = 2 (H)
F(a) = ρ(в)gV(п)
V(п) = F(a) : 10000 = 2 · 10⁻⁴ (м³) = 200 см³
R- сопртивление
I- сила тока
u- удельная теплота плавления льда = 34 * 10^4
с1 - удельная теплоемкость воды = 4200
с2- удельная теплоемкость льда = 2100
Qнагрев льда = c2m(tкон- tнач) = 2100 * 1 * 10 = 21 кДж
Qплавление льда = um = 34*10^4 * 1 = 340 кДж
Qнагрев воды = c1m(tкон- tнач) = 4200 * 1 *50 = 210 кДж
Q = 21 + 340 + 210 = 571 кДж нужно
кпд = Qнужная/Qпотребляемая
Qпотр = 571 / 0.2 = 2855 кДж
Qпотр = I^2*R*t => t = Q/(I^2*R) = 2 855 000 / (5^2 * 150) = 761.3 сек
t = 761/ 60 = 12.5 минут
ответ: 12.5 минут