4.2. Біля підніжжя водонапірної вежі висотою 40 м зірвало водопровідний кран. Діаметр утвореного отвору 6 см. З якою силою потрібно притискати заглушку
до отвору, щоб не лилася вода?​

m=200 г =0,2 кг

s=1 м

v₀=0 м/с

v₁=10 см/с=0,1 м/с

µ=0,02

кпд=80%

j=0,5 а

f=fтяж+fтр=fтяж+µfтяж=fтяж(1+µ) -векторная запись

f=fтяж(1+µ)cos30=mg(1+µ)cos30=0.2*9.8(1+0.02)√3/2=1.73 h -сила прикладываемая к машине.

а₁=fs=1.73*1=1.73 дж -работа по перемещению машины

h=ssin30=1*0.5=0.5 м высота подъема машины на пути в 1 м

а₂=mgh=0.2*9.8*0.5=0.98 дж - работа против сил тяжести.

a₃=mv₁²/2=0.2*0.1²/2=0.001 дж -работа на кинетическую энергию

аобщ=1,73+0,98+0,001=2,711 дж

s=vt/2  ⇒ t=2s/v=2*1/0.1=20 c -машина преодолела s=1м

р=а/t=2.711/20=0.13555 вт мощность необходимая для совершения работы а

кпд=рполез/рполное

рпол=0,13555/0,8=0,17 вт развивает двиг. машины

р=u*j

u=p/j=0.17/0.5=0.34 в апряжение на зажимах батарейки

вектор перемещения - это гипотенуза в прям. тр-ке построенном на катетах 5 км и 12 км.

по теореме пифагора находим модуль перемещения:

|r| = кор(144+25) = 13 км.

ответ: 13 км.   

1) до прохождения тока, силы натяжения нитей (их сумма) равна была mg.

после включения тока появилась сила ампера со стороны магнитного поля, действующая в направлении силы тяжести (т.к в условии натяжение нитей выросло). прирост силы натяжения составил mg/2.

приравняем этому значению силу ампера:

b*i*l = mg/2

отсюда ток:

i = mg/(2bl) = 0,01*10/(2*10*0,1) = 0,05 a.

ответ: 0,05 а.

2) вес равен реакции опоры, то есть натяжению нитей.

в одном случае сила ампера направлена вниз ( тогда вес больше р1 = 15н)

при другом направлении тока сила ампера направлена вертикально вверх ( вес меньше: р2 = 10н).

р1 = mg + bil

p2 = mg - bil

сложим уравнения:     2mg = p1 + p2

m = (p1+p2)/2g = 25/20 = 1,25 кг.

ответ: 1,25 кг.

круговая частота колебаний пружинного маятника:

найдем w из уравнений гармонических колебаний маятника:

здесь:

- амплитудное значение скорости, а - амплитуда смещения.

отсюда :

из этого уравнения находим коэффициент жесткости:

ответ: 32 н/м.

2) формула связи скорости волны с ее длиной и частотой:

v = l*n

тогда путь s волна пройдет за время:

ответ: за 20 с.

3) формула частоты колебаний . маятника:

из формулы видно, что частота обратно пропорциональна корню квадратному из длины маятника.

следовательно, если:

то:

ответ: относятся как 2 : 1.