На какую высоту поднимется груз массой 20 кг через 20 минут после запуска электродвигателя, питаемого батарейкой емкостью 500 мА⋅ч? Батарейка выдает постоянный ток 2 А при напряжении 12 В на своих клеммах, а сам электродвигатель имеет обмотку с сопротивлением 5 Ом. В ответе используйте метры.
Вечерний_Туман
Для решения данной задачи, нам нужно использовать закон сохранения энергии. Мы можем разбить задачу на две части: первая - определение работы электродвигателя, и вторая - определение высоты, на которую будет поднят груз.
1. Рассчитаем работу электродвигателя.
Для этого воспользуемся формулой:
\[Работа = Электрическая\ мощность \times Время \]
Электрическая мощность вычисляется по формуле:
\[Электрическая\ мощность = Напряжение \times Ток \]
Сначала посчитаем электрическую мощность:
\[Электрическая\ мощность = 12\ В \times 2\ А = 24\ Вт \]
Теперь определим работу электродвигателя:
\[Работа = 24\ Вт \times 20\ мин = 480\ Дж \]
2. Рассчитаем высоту подъема груза.
Мы можем использовать формулу для работы против силы тяжести:
\[Работа = Масса \times Ускорение\ свободного\ падения \times Высота \]
Ускорение свободного падения равно приблизительно 9,8 м/с².
Теперь расположим формулу для высоты:
\[Высота = \frac{Работа}{Масса \times Ускорение\ свободного\ падения} \]
Подставим значения:
\[Высота = \frac{480\ Дж}{20\ кг \times 9,8\ м/с²} \]
\[Высота \approx \frac{480\ Дж}{196\ Н} \approx 2,45\ метра \]
Таким образом, груз поднимется на высоту примерно 2,45 метра через 20 минут после запуска электродвигателя.
1. Рассчитаем работу электродвигателя.
Для этого воспользуемся формулой:
\[Работа = Электрическая\ мощность \times Время \]
Электрическая мощность вычисляется по формуле:
\[Электрическая\ мощность = Напряжение \times Ток \]
Сначала посчитаем электрическую мощность:
\[Электрическая\ мощность = 12\ В \times 2\ А = 24\ Вт \]
Теперь определим работу электродвигателя:
\[Работа = 24\ Вт \times 20\ мин = 480\ Дж \]
2. Рассчитаем высоту подъема груза.
Мы можем использовать формулу для работы против силы тяжести:
\[Работа = Масса \times Ускорение\ свободного\ падения \times Высота \]
Ускорение свободного падения равно приблизительно 9,8 м/с².
Теперь расположим формулу для высоты:
\[Высота = \frac{Работа}{Масса \times Ускорение\ свободного\ падения} \]
Подставим значения:
\[Высота = \frac{480\ Дж}{20\ кг \times 9,8\ м/с²} \]
\[Высота \approx \frac{480\ Дж}{196\ Н} \approx 2,45\ метра \]
Таким образом, груз поднимется на высоту примерно 2,45 метра через 20 минут после запуска электродвигателя.
Знаешь ответ?