Задачи 2, 3, 4. При падении, потенциальная энергия поднятого над водой ведра перейдет в кинетическую энергию полета ведра и вращения вала колодца

  • ID: 20650 
  • 3 страницы

Фрагмент работы:

[image]

Решение:

При падении, потенциальная энергия поднятого над водой ведра перейдет в кинетическую энергию полета ведра и вращения вала колодца. Запишем закон сохранения энергии:

[image]

– скорость ведра в момент удара о воду, [image] - момент инерции вала (считаем вал сплошным цилиндром), [image] - угловая скорость вала в момент удара ведра о воду. Крайняя точка вала движется с такой же линейной скоростью, как и ведро, поэтому

[image]

[image]

[image]

[image]

Следовательно, линейная скорость рукоятки

[image]

Ответ: [image]

[image]

Решение:

Когда трубка вертикально, в нижней её части создается перепад давления [image], а в верхней [image], этот суммарный перепад [image] создается столбом ртути.

[image]

[image] - плотность ртути.

Принимая, что процесс изотермический, запишем уравнение состояния для нижнего столба воздуха в начальный и конечный момент времени

[image]

h – высота столба воздуха в трубке, когда она находится горизонтально, [image]- площадь поперечного сечения трубки. Подставив выражение для разницы давлений в в первую формулу, получим:

[image]

[image]

Так как областей с воздухом две, вся длина трубки:

[image]

Ответ: [image]

[image]

Решение:

[image]

В данном случае КПД удобнее посчитать через поведенное [image] и отведенное тепло [image]

[image]

В процессе 3-1 тепло к газу не подводится и не отводится от него так как процесс адиабатический. Очевидно, что тепло подается в процессе 2-3, причем работа там не совершается, а отводится в процессе 1-2.

Для изохорного процесса 2-3 (для простоты рассматриваем везде один моль газа)

[image]

Для изобарного процесса

[image]

[image], [image] - молярные теплоемкости идеального одноатомного газа при постоянном объеме и давлении соответственно.

Из уравнения состояния в точках 1 и 2

[image]

Из уравнения состояния в точках 2 и 3

[image]

Из уравнения адиабаты [image] следует, что

[image]

Подставляя полученные выражения в формулу для КПД получим

[image]

Показатель адиабаты [image] идеального одноатомного газа [image]

[image]