Question

Задача 1. Электрическая цепь составлена из двух резисторов сопротивлением по 4 Ома каждый и резистор сопротивлением 8 Ом, соединенных параллельно. К ним последовательно подключен резистор сопротивлением 2,4 Ом. Какое напряжение подведено к цепи, если через резистор сопротивлением 8 Ом идёт ток 1 ампер? Задача 2. Упругий резиновый шнур жесткостью 10 Н/м и длиной L=4м разрезали на две равные части длиной L/2, каждая. Затем одну половинку шнура так же разрезали на две равные части. Получившиеся части шнура длиной L/4, соединили параллельно и к ним последовательно подсоединили оставшуюся часть длиной L/2. Какой станет длина полученной конструкции резинок, если удерживая один её конец неподвижным, к другому приложить вдоль шнура растягивающую силу 8Н? Мне можно только формулы. Лучше выполнить за 30 минут. ДАЮ 20 БАЛЛОВ.

Answer 1

Ответ: Задача 1. U = 20 В.

Задача 2. х = 3,5 м

Объяснение:

Задача 1. Электрическая цепь составлена из двух резисторов сопротивлением по 4 Ома каждый и резистор сопротивлением 8 Ом, соединенных параллельно. К ним последовательно подключен резистор сопротивлением 2,4 Ом. Какое напряжение подведено к цепи, если через резистор сопротивлением 8 Ом идёт ток 1 ампер?

R₁ = R₂ = 4 Ом, R₃ = 8 Ом, R₄ = 2,4 Ом

I₃ = 1 А.

Решение

Имеем три резистора R₁, R₂, R₃ включенные в параллельно.

Ток в резисторе R₃ равен 1 А, поэтому напряжение на нем и резисторах R₁ и R₂ по закону Ома

                     U₃ = R₃·I₃ = 8·1 = 8 В.

Эквивалентное сопротивление(обозначим R₅) параллельного соединения определим по формуле

$\frac{1}{R_5}= \frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}=\frac{1}{4}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}=\frac{5}{8}$

R₅ = 8/5 = 1,6 Ом

Ток параллельного соединения равного току всей цепи по закону Ома

                I = I₅ = U₅/R₅ = 8/1,6 = 5А

(ток можно и по другому, как сумму токов во всех трех ветвях. Ток одной ветви мы знаем 1А. В остальных ветвях ток равен U₃/R₁=U₃/R₂=8/4 =2А. Следовательно ток равен I = I₁+I₂+I₃= 2+2+1=5А(по первому закону Кирхгофа))    

Эквивалентное сопротивление(обозначим R) всей цепи

      R = R₄ + R₅ = 2,4 + 1,6 = 4 Ом

Напряжение  подведенное к цепи

        U = I·R = 5·4 = 20 В.

Упругий резиновый шнур жесткостью 10 Н/м и длиной L=4м разрезали на две равные части длиной L/2, каждая. Затем одну половинку шнура так же разрезали на две равные части. Получившиеся части шнура длиной L/4, соединили параллельно и к ним последовательно подсоединили оставшуюся часть длиной L/2. Какой станет длина полученной конструкции резинок, если удерживая один её конец неподвижным, к другому приложить вдоль шнура растягивающую силу 8Н?

k₁ = 10Н/м, L= 4м, L₁ = L₂ = L/2 = 2 м, L₃ = L₄ = L₂/2=1 м, F = 8Н.

Решение

Известно, что коэффициент жесткости выражается формулой

k = E·S/l

где Е -модуль Юнга, S -площадь сечения пружины, l -ее длина.

При уменьшении длины в 2 раза коэффициент жесткости увеличиться в два раза. т.е.

k₁ = k₂ = 2·k = 2·10 = 20 Н/м

k₃ = k₄ = 2·k₂ = 2·20 = 40 Н/м

При параллельном соединении пружин одинаковой длины L/4 коэффициенты жесткости суммируются

k₅ =  k₃ + k₄ = 2·k₃ = 2·40 = 80 Н/м

(Или так. Из формулы для коэффициента жесткости увеличив сечение в два раза при одинаковой длине коэффициент жесткости увеличится в 2 раза.    k₅ =  2·k₃ = 2·40 = 80 Н/м)

Для нахождения общего коэффициента жесткости( обозначим k₆) при последовательном соединении двух разных пружин с разными коэффициентами жесткости применяем формулу

1/k₆ = 1/k₅ + 1/k₁ = 1/20 + 1/80  = 5/80 = 1/16

k₆ = 16 Н/м

Найдем удлинение пружин

Δl = F/k₆ = 8/16 = 0,5 м

Общая длина конструкции пружин станет равна

х = L₁ + L₃ + Δl = 2 + 1 + 0,5 = 3,5 м

Answer 2

Ответ:

Тоже олимпиаду решиаешь :)

Объяснение:

Answer 3

Задача 1: Обозначим: R1 = 4 Ом (первый резистор) R2 = 4 Ом (второй резистор) R3 = 8 Ом (третий резистор) R4 = 2.4 Ом (четвёртый резистор) I3 = 1 А (ток через третий резистор)

Сначала найдем общее сопротивление параллельно соединенных резисторов R1, R2 и R3:

1 / Req = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 1 / Req = 1/4 + 1/4 + 1/8 1 / Req = 7/8

Теперь найдем Req:

Req = 8 / 7 Ом

Теперь мы можем найти общее сопротивление всей цепи (Rtotal), добавив к нему R4, который подключен последовательно:

Rtotal = Req + R4 Rtotal = 8/7 + 2.4 Rtotal = (8 + 16.8) / 7 Rtotal = 24.8 / 7 Rtotal ≈ 3.54 Ом

Теперь, используя закон Ома (U = I * R), где U - напряжение, I - ток, R - сопротивление, найдем напряжение, подведенное к цепи:

U = I3 * Rtotal U = 1 * 3.54 U ≈ 3.54 Вольта

Ответ: напряжение в цепи составляет примерно 3.54 Вольта.

Задача 2: Для вычисления общей длины резиновой конструкции, удерживая один её конец неподвижным и прикладывая к другому концу силу, используем закон Гука для упругих материалов:

F = k * ΔL

Где: F - сила (8 Н) k - жёсткость (10 Н/м) ΔL - изменение длины

Мы хотим найти изменение длины ΔL, так что:

ΔL = F / k ΔL = 8 / 10 ΔL = 0.8 метра

Теперь, исходя из условия задачи, получившиеся части длиной L/4 (0.25L) и L/2 (0.5L) соединяются параллельно. Это означает, что общая длина после такого соединения будет суммой этих длин:

Ltotal = 0.25L + 0.5L Ltotal = 0.75L

Теперь, к этой длине добавляется оставшаяся часть длиной L/2:

Ltotal = 0.75L + 0.5L Ltotal = 1.25L

Таким образом, полученная конструкция имеет длину 1.25L.

Ответ: длина полученной конструкции резинок составляет 1.25L.