1) Какова масса детской коляски, если её равномерно поднимали высотой 80 см в течение 10 секунд со скоростью 50 см/с, приложив силу 38 Н, и она обладала кинетической энергией 2,1 Дж?
2) На сколько увеличилась потенциальная энергия коляски при её подъеме по пандусу?
3) Каков КПД пандуса?
2) На сколько увеличилась потенциальная энергия коляски при её подъеме по пандусу?
3) Каков КПД пандуса?
Ledyanaya_Skazka
Задача 1:
В данной задаче нам даны следующие значения:
высота подъема коляски, \(h = 80 \, см\),
время подъема, \(t = 10 \, сек\),
скорость подъема, \(v = 50 \, см/с\),
приложенная сила, \(F = 38 \, Н\),
кинетическая энергия, \(E_k = 2,1 \, Дж\).
Чтобы найти массу коляски, мы можем воспользоваться формулой для работы силы:
\[W = F \cdot h\]
Работа силы представляет собой перевод энергии из одной формы в другую, поэтому работа силы равна изменению энергии коляски:
\[W = E_k - E_{пот}\]
где \(E_{пот}\) - потенциальная энергия коляски.
Выразим потенциальную энергию через массу и высоту:
\[E_{пот} = m \cdot g \cdot h\]
Заметим, что поступательное движение коляски с постоянной скоростью связано с кинетической энергией, поэтому:
\[E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\]
Перепишем формулы для работы силы и кинетической энергии:
\[E_k = E_{пот} + W\]
\[\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 = m \cdot g \cdot h + F \cdot h\]
Теперь решим данное уравнение относительно массы \(m\):
\[\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 - m \cdot g \cdot h - F \cdot h = 0\]
Подставим числовые значения и решим уравнение:
\[m = \frac{2 \cdot (E_{пот} + W)}{v^2} = \frac{2 \cdot (m \cdot g \cdot h + F \cdot h)}{v^2} = \frac{2 \cdot (m \cdot 9,8 \, м/с^2 \cdot 0,8 \, м + 38 \, Н \cdot 0,8 \, м)}{(0,5 \, м/с)^2}\]
Упростим уравнение и решим его относительно \(m\):
\[m = \frac{2 \cdot (7,84 \, м \cdot м/с^2 + 30,4 \, Н \cdot м)}{0,25 \, м^2/с^2} = \frac{2 \cdot 38,24 \, Дж}{0,25 \, м^2/с^2} = \frac{76,48 \, Дж}{0,25 \, м^2/с^2} = 305,92 \, кг\]
Таким образом, масса детской коляски равна 305,92 кг.
Задача 2:
Для того чтобы найти увеличение потенциальной энергии коляски при её подъеме по пандусу, мы должны использовать формулу для потенциальной энергии:
\[E_{пот} = m \cdot g \cdot h\]
У нас уже есть значение массы коляски из предыдущей задачи, \(m = 305,92 \, кг\), и значение высоты подъема, \(h = 80 \, см = 0,8 \, м\).
Подставим числовые значения и рассчитаем потенциальную энергию:
\[E_{пот} = 305,92 \, кг \cdot 9,8 \, м/с^2 \cdot 0,8 \, м = 2383,27 \, Дж\]
Таким образом, потенциальная энергия коляски увеличилась на 2383,27 Дж.
Задача 3:
Чтобы найти КПД пандуса, мы можем использовать следующую формулу:
\[КПД = \frac{полезная \, работа}{затраты \, энергии} \cdot 100\%\]
В данном случае, полезная работа - работа, проделанная поднимающей силой, равная работе силы:
\[полезная \, работа = F \cdot h\]
Затраты энергии - энергия, затраченная на поднятие коляски, равная потенциальной энергии:
\[затраты \, энергии = E_{пот}\]
Для начала найдем полезную работу и затраты энергии:
\[полезная \, работа = 38 \, Н \cdot 0,8 \, м = 30,4 \, Дж\]
\[затраты \, энергии = 2383,27 \, Дж\]
Теперь подставим значения в формулу КПД и рассчитаем его:
\[КПД = \frac{30,4 \, Дж}{2383,27 \, Дж} \cdot 100\% \approx 1,28\%\]
Таким образом, КПД пандуса составляет около 1,28%.
В данной задаче нам даны следующие значения:
высота подъема коляски, \(h = 80 \, см\),
время подъема, \(t = 10 \, сек\),
скорость подъема, \(v = 50 \, см/с\),
приложенная сила, \(F = 38 \, Н\),
кинетическая энергия, \(E_k = 2,1 \, Дж\).
Чтобы найти массу коляски, мы можем воспользоваться формулой для работы силы:
\[W = F \cdot h\]
Работа силы представляет собой перевод энергии из одной формы в другую, поэтому работа силы равна изменению энергии коляски:
\[W = E_k - E_{пот}\]
где \(E_{пот}\) - потенциальная энергия коляски.
Выразим потенциальную энергию через массу и высоту:
\[E_{пот} = m \cdot g \cdot h\]
Заметим, что поступательное движение коляски с постоянной скоростью связано с кинетической энергией, поэтому:
\[E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\]
Перепишем формулы для работы силы и кинетической энергии:
\[E_k = E_{пот} + W\]
\[\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 = m \cdot g \cdot h + F \cdot h\]
Теперь решим данное уравнение относительно массы \(m\):
\[\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2 - m \cdot g \cdot h - F \cdot h = 0\]
Подставим числовые значения и решим уравнение:
\[m = \frac{2 \cdot (E_{пот} + W)}{v^2} = \frac{2 \cdot (m \cdot g \cdot h + F \cdot h)}{v^2} = \frac{2 \cdot (m \cdot 9,8 \, м/с^2 \cdot 0,8 \, м + 38 \, Н \cdot 0,8 \, м)}{(0,5 \, м/с)^2}\]
Упростим уравнение и решим его относительно \(m\):
\[m = \frac{2 \cdot (7,84 \, м \cdot м/с^2 + 30,4 \, Н \cdot м)}{0,25 \, м^2/с^2} = \frac{2 \cdot 38,24 \, Дж}{0,25 \, м^2/с^2} = \frac{76,48 \, Дж}{0,25 \, м^2/с^2} = 305,92 \, кг\]
Таким образом, масса детской коляски равна 305,92 кг.
Задача 2:
Для того чтобы найти увеличение потенциальной энергии коляски при её подъеме по пандусу, мы должны использовать формулу для потенциальной энергии:
\[E_{пот} = m \cdot g \cdot h\]
У нас уже есть значение массы коляски из предыдущей задачи, \(m = 305,92 \, кг\), и значение высоты подъема, \(h = 80 \, см = 0,8 \, м\).
Подставим числовые значения и рассчитаем потенциальную энергию:
\[E_{пот} = 305,92 \, кг \cdot 9,8 \, м/с^2 \cdot 0,8 \, м = 2383,27 \, Дж\]
Таким образом, потенциальная энергия коляски увеличилась на 2383,27 Дж.
Задача 3:
Чтобы найти КПД пандуса, мы можем использовать следующую формулу:
\[КПД = \frac{полезная \, работа}{затраты \, энергии} \cdot 100\%\]
В данном случае, полезная работа - работа, проделанная поднимающей силой, равная работе силы:
\[полезная \, работа = F \cdot h\]
Затраты энергии - энергия, затраченная на поднятие коляски, равная потенциальной энергии:
\[затраты \, энергии = E_{пот}\]
Для начала найдем полезную работу и затраты энергии:
\[полезная \, работа = 38 \, Н \cdot 0,8 \, м = 30,4 \, Дж\]
\[затраты \, энергии = 2383,27 \, Дж\]
Теперь подставим значения в формулу КПД и рассчитаем его:
\[КПД = \frac{30,4 \, Дж}{2383,27 \, Дж} \cdot 100\% \approx 1,28\%\]
Таким образом, КПД пандуса составляет около 1,28%.
Знаешь ответ?