Question

1 Деревянный брусок опустили на дно аквариума и отпустили. а) Как изменяется потенциальная энергия бруска, когда он всплывает? б) Как изменяется при этом потенциальная энергия воды? в) Как изменяется сумма потенциальных энергий бруска и воды? 2 Груз массой 95 кг равномерно поднимают на высоту 20 м с помощью подвижного и неподвижного блоков. К свободному концу шну-ра прикладывают силу 500 Н. а) Найдите полезную работу. б) Найдите совершённую работу. в) Найдите КПД системы блоков.

Answer 1

1. ПРИ ВСПЛЫВАНИИ БРУСКА объем который занимал брусок занимает вода)Следовательно Еп воды становится больше,так как болше оьъем,а значит больше масса))

Сумма всегда одинакова.

2.Полезная работа А1 = вес*высоту= 95*9,8=931 Дж

Затраченная работа А2= 500*20=1000 Дж

КПД=А1/А2=0,931 или 93,1%

Answer 2

1. Изменение потенциальной энергии бруска при всплытии: Когда брусок опустили на дно аквариума и отпустили, он начал всплывать под воздействием силы Архимеда, которая действует на тело, погруженное в жидкость (воду). Сила Архимеда направлена вверх и равна весу выталкиваемой жидкости, то есть весу бруска. По мере поднятия бруска вода сопротивляется его движению вверх, и на него действует сила тяжести, направленная вниз. Потенциальная энергия бруска увеличивается по мере его подъема, так как он поднимается против силы тяжести.

2. Изменение потенциальной энергии воды: Когда брусок всплывает, он выталкивает определенное количество воды из аквариума. Это приводит к изменению уровня воды в аквариуме. По мере подъема бруска уровень воды в аквариуме уменьшается, и, следовательно, потенциальная энергия воды уменьшается.

3. Изменение суммы потенциальных энергий бруска и воды: По мере подъема бруска суммарная потенциальная энергия системы (брусок + вода) будет увеличиваться, так как потенциальная энергия бруска возрастает, а потенциальная энергия воды уменьшается.

Теперь перейдем ко второму вопросу:

1. Полезная работа: Полезная работа в данном случае означает проделанную работу, которая способствует подъему груза. Поскольку сила Архимеда и сила тяжести равны (груз находится в равновесии), полезная работа равна произведению силы, прикладываемой к свободному концу шнура, на расстояние, на которое поднят груз: Полезная работа = Поднятый груз * высота подъема = масса * ускорение свободного падения * высота подъема Полезная работа = 95 кг * 9.8 м/с^2 * 20 м = 18,660 Дж (джоулей).

2. Совершенная работа: Совершенная работа - это работа, которая была затрачена на систему, а не полезная работа, которую система выполнила. Так как груз поднимается на высоту 20 м, совершенная работа равна изменению потенциальной энергии системы (груза) в поле тяжести: Совершенная работа = Изменение потенциальной энергии = масса * ускорение свободного падения * высота подъема Совершенная работа = 95 кг * 9.8 м/с^2 * 20 м = 18,660 Дж.

3. КПД системы блоков: КПД (коэффициент полезного действия) системы блоков можно определить как отношение полезной работы к совершенной работе: КПД = Полезная работа / Совершенная работа КПД = 18,660 Дж / 18,660 Дж = 1 КПД системы блоков равен 1 (или 100%), что означает, что всю затраченную работу удалось использовать для поднятия груза на высоту 20 м.