Механическая работа и мощность

7_Работа и Мощность_Решение задач

Механическая работа и мощность

Решение задач

1. Под действием какой силы выполняется работа 200 кДж на пути 0,8 км?

Решение

По определению работы:

(1.1)

где F – сила, под действием которой выполняется работа A по перемещению тела на пути s

Из (1.1) (1.2)

Формула (1.2) является расчетной. Подставив числовые значения из условия задачи, определяем искомое значение силы.

Оформляем задачу самостоятельно по установленному алгоритму оформления задач по физике, не забываем, единицы измерения физических величин перевести в единицы СИ.

Записать ответ.

2. Башенный кран поднимает в горизонтальном положении стальную балку длиной 5 м и сечением 100 см² на высоту 12 м. Какую работу (кДж) совершает кран?

Решение

По определению работы:

(2.1)

где F – сила тяжести, действующая на стальную балку (см.условие задачи) при подъеме балки на высоту s (или h ), в результате чего башенным краном выполняется работа A по преодолению силы тяжести.

(2.2)

где F – сила тяжести, m – масса стальной балки, g – ускорение свободного падения.

Из условия задачи следует, что масса балки не задана. Зато даны ее размеры и вещество (сталь), из которого она сделана. Тогда, зная плотность стали (табличное значение) и геометрические размеры балки, можно определить ее массу:

(2.3)

где ρ – плотность стали, m – масса балки, V – объем балки.

По определению объема:

(2.4)

где S – площадь поперечного сечения балки, l – длина балки.

С учетом (2.2), (2.3), (2.4) – (2.1) примет вид:

(2.5)

Формула (2.5) – расчетная формула.

Проверим единицы измерения:

Полученная единица измерения работы в СИ соответствует установленной в СИ, следовательно, расчетная формула выведена правильно. Подставляем исходные данные, переведя единицы измерений в единицы СИ, рассчитываем искомую работу, полученный результат переводим в кДж.

Оформляем задачу самостоятельно по установленному алгоритму оформления задач по физике, не забываем, единицы измерения физических величин перевести в единицы СИ.

Записать ответ в требуемом виде.

3. Садовод поднимает из колодца ведро воды, совершая работу 2400 Дж. Какую мощность развивает он за 20 с?

Решение

По определению мощности:

(3.1)

где N – мощность (в общем случае – средняя мощность), А – совершаемая садоводом работа за время t.

Подставляем в формулу данные числовые значения величин, получаем искомый результат.

Оформляем задачу самостоятельно по установленному алгоритму оформления задач по физике, не забываем, единицы измерения физических величин перевести в единицы СИ.

Записать ответ.

4. За какое время подъемник мощностью 10 кВт поднимет груз массой 2 т на высоту 20 м, если груз перемещается равномерно?

Решение

Если груз перемещается равномерно, это означает, что в любой момент времени t, сила F, действующая на груз благодаря мощному подъемнику, и скорость груза  – постоянны, где s – высота подъема груза. Тогда,

(4.1)

На поднимающийся груз действует сила тяжести F:

(4.2)

где m – масса груза, g – ускорение свободного падения.

Из формулы (4.1) с учетом (4.2) выведем искомую величину t:

;

(4.3)

Получена расчетная формула (4.3). Проверим единицы измерения расчетной величины:

Полученная единица измерения времени в СИ соответствует установленной в СИ, следовательно, расчетная формула выведена верно. Подставляем исходные данные, переведя данные единицы измерений в единицы СИ, рассчитываем искомое время подъема.

Оформляем задачу самостоятельно по установленному алгоритму оформления задач по физике, не забываем, единицы измерения физических величин перевести в единицы СИ.

Записать ответ.