Работа, мощность, энергия | Задачи по физике

Задача №46. Определение работы силы тяжести

Известно, что груз массой десять килограмм падает с некоторой высоты и достигает поверхности земли через 5 секунд.
Необходимо: определить работу силы тяжести.

Дано: m=10 кг; t=5 сек
Найти: A-?

Решение

Запишем формулу для определения полной работы силы тяжести

где F=m*g – действующая на груз сила тяжести; cos{alpha}=-1

Формула работы принимает вид

A=int{H}{0}{m*gdh}=m*g*H .

Так как $H={g*t^2}/2$ , получим следующую формулу для определения работы силы тяжести $A=m*g*{g*t^2}/2={m*g^2*t^2}/2$

Вычисляем работу силы тяжести

$A={m*g^2*t^2}/2={10*9,8^2*5^2}/2=12005$ Дж

Ответ: работа силы тяжести равна двенадцать тысяч пять джоуль

Задача №45. Определение силы давления пороховых газов

Известно, что снаряд массой двадцать килограмм со скоростью пятьсот метров в секунду вылетает из орудия за две тысячных секунды.
Необходимо: определить среднюю силу давления пороховых газов.

Дано: m=20 кг; v=500 м/сек; t=0,02 сек
Найти: F-?

Решение

Работа, выполняемая пороховыми газами, равна изменению кинетической энергии снаряда

$F*s={m*v^2}/2$ , тогда

$F={m*v^2}/{2*s}$ ,

где s – длина ствола орудия.

Так как движение снаряда равноускоренное, формула для определения длины орудия будет следующей $s={a*t^2}/2$ , где a=v/t , значит s={v*t}/2 .

Итоговая формула для определения силы давления пороховых газов

Рассчитаем силу давления пороховых газов

F={20*500}/{0,02}=500000 н

Ответ: средняя сила давления пороховых газов равна пятьсот тысяч ньютон

Задача №44. Определение мощности двигателя шахтной клети

Известно, что груженая клеть массой четыре тысячи килограмм, равноускорено поднимается из шахты глубиной сто двадцать метров за сорок секунд.
Необходимо: определить мощность двигателя.

Дано: m=4000 кг; h=120 м; t=40 сек; g=9,8 м/сек²
Найти: P-?

Решение

Формула для определения мощности двигателя

P=A/t