Разбираемся:
-
Какую работу совершает сила тяжести, действующая на тело массой 2 кг при его падении с высоты 5 м? (g = 9,8 м/с²)
Краткое пояснение: Работа силы тяжести вычисляется как произведение силы тяжести на расстояние (высоту).
Пошаговое решение:
- Находим силу тяжести, действующую на тело: \( F = mg \), где m - масса тела, g - ускорение свободного падения.
\( F = 2 \cdot 9,8 = 19,6 \) Н
- Работа силы тяжести: \( A = Fh \), где h - высота падения.
\( A = 19,6 \cdot 5 = 98 \) Дж
Ответ: 98 Дж
-
Какую мощность развивает двигатель, если он совершает работу 4800 Дж за 2 минуты?
Краткое пояснение: Мощность равна работе, деленной на время.
Пошаговое решение:
- Переводим время в секунды: 2 минуты = \( 2 \cdot 60 = 120 \) секунд.
- Вычисляем мощность: \( P = \frac{A}{t} \), где A - работа, t - время.
\( P = \frac{4800}{120} = 40 \) Вт
Ответ: 40 Вт
- Какова кинетическая энергия тела массой 3 кг, движущегося со скоростью 4 м/с?
Краткое пояснение: Кинетическая энергия вычисляется по формуле \( E_k = \frac{1}{2}mv^2 \).
Пошаговое решение:
- Вычисляем кинетическую энергию: \( E_k = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 4^2 = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 16 = 24 \) Дж
Ответ: 24 Дж
- Мяч массой 200 г подняли на высоту 2 м. Определите потенциальную энергию мяча на этой высоте. (g = 9,8 м/с²)
Краткое пояснение: Потенциальная энергия вычисляется по формуле \( E_p = mgh \).
Пошаговое решение:
- Переводим массу в килограммы: 200 г = 0,2 кг.
- Вычисляем потенциальную энергию: \( E_p = 0,2 \cdot 9,8 \cdot 2 = 3,92 \) Дж
Ответ: 3,92 Дж
- Определите работу, которую необходимо совершить, чтобы равномерно поднять груз массой 15 кг на высоту 4 м.
Краткое пояснение: Работа равна изменению потенциальной энергии.
Пошаговое решение:
- Вычисляем работу: \( A = mgh = 15 \cdot 9,8 \cdot 4 = 588 \) Дж
Ответ: 588 Дж
- Велосипедист движется со скоростью 18 км/ч. Определите его кинетическую энергию, если его масса (с велосипедом) 80 кг.
Краткое пояснение: Кинетическая энергия вычисляется по формуле \( E_k = \frac{1}{2}mv^2 \). Необходимо перевести скорость в м/с.
Пошаговое решение:
- Переводим скорость в м/с: \( 18 \frac{км}{ч} = 18 \cdot \frac{1000}{3600} = 5 \) м/с
- Вычисляем кинетическую энергию: \( E_k = \frac{1}{2} \cdot 80 \cdot 5^2 = \frac{1}{2} \cdot 80 \cdot 25 = 1000 \) Дж
Ответ: 1000 Дж
- Мощность насоса 2 кВт. За какое время насос сможет поднять воду объемом 4 м³ на высоту 15 м? (Плотность воды ρ = 1000 кг/м³, g = 9,8 м/с²)
Краткое пояснение: Время подъема вычисляется на основе мощности насоса и работы, необходимой для подъема воды.
Пошаговое решение:
- Вычисляем массу воды: \( m = \rho V = 1000 \cdot 4 = 4000 \) кг
- Вычисляем работу, необходимую для подъема воды: \( A = mgh = 4000 \cdot 9,8 \cdot 15 = 588000 \) Дж
- Переводим мощность насоса в ватты: 2 кВт = 2000 Вт.
- Вычисляем время: \( t = \frac{A}{P} = \frac{588000}{2000} = 294 \) с
Ответ: 294 с
- Тело массой 3 кг, брошенное вертикально вверх со скоростью 4 м/с, поднялось на высоту 0,6 м. Чему равна потеря энергии на преодоление сопротивления воздуха? (g = 9,8 м/с²)
Краткое пояснение: Потеря энергии равна разнице между начальной кинетической энергией и потенциальной энергией на высоте 0,6 м.
Пошаговое решение:
- Вычисляем начальную кинетическую энергию: \( E_{k} = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2} \cdot 3 \cdot 4^2 = 24 \) Дж
- Вычисляем потенциальную энергию на высоте 0,6 м: \( E_{p} = mgh = 3 \cdot 9,8 \cdot 0,6 = 17,64 \) Дж
- Вычисляем потерю энергии: \( \Delta E = E_{k} - E_{p} = 24 - 17,64 = 6,36 \) Дж
Ответ: 6,36 Дж
- Определите затраченную работу, совершенную машиной, если ее КПД равен 75%, а полезная работа - 3000 Дж.
Краткое пояснение: КПД равен отношению полезной работы к затраченной.
Пошаговое решение:
- КПД \( \eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \), следовательно, \( A_{затраченная} = \frac{A_{полезная}}{\eta} \)
- \( \eta = 75% = 0,75 \)
- Вычисляем затраченную работу: \( A_{затраченная} = \frac{3000}{0,75} = 4000 \) Дж
Ответ: 4000 Дж
- На какой скорости должна двигаться машина, чтобы ее кинетическая энергия увеличилась в 4 раза, если первоначальная скорость была 10 м/с?
Краткое пояснение: Кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости.
Пошаговое решение:
- Пусть начальная кинетическая энергия: \( E_{k1} = \frac{1}{2}mv_1^2 \)
- Конечная кинетическая энергия: \( E_{k2} = \frac{1}{2}mv_2^2 \)
- По условию: \( E_{k2} = 4E_{k1} \), следовательно \( \frac{1}{2}mv_2^2 = 4 \cdot \frac{1}{2}mv_1^2 \)
- Сокращаем и получаем: \( v_2^2 = 4v_1^2 \), \( v_2 = \sqrt{4v_1^2} = 2v_1 \)
- \( v_2 = 2 \cdot 10 = 20 \) м/с
Ответ: 20 м/с