ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6
Тема: Механическая работа и мощность
Цель: применить закон реактивного движения и формулы механической работы и мощности при решении задач
Реактивное движение — это движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно него.
Реактивное движение основано на законе сохранения импульса. Саму ракету можно рассматривать как тело, разделившееся на две части, одна из которых отброшена назад (силой пороховых газов, пружиной, сжатым воздухом), а другая устремилась вперед.
Формулы для решения:
Для изначально покоившейся ракеты в проекциях на направление ее движения можно записать:

Учитывая в формулах знаки проекций скоростей ракеты и газов - они разнонаправлены, получим:
Кракет=Кгазов
Название величины | Обозначение | Единица измерения | Формула |
Сила | F | H | F = mg |
Путь | s | м | s = A / F |
Масса | m | кг | m = АТ / (gh) |
Высота | h | м | h = АТ / (mg) |
Работа | A | Дж | A = Fs |
Работа сил тяжести | Ат | Дж | АТ = mgh |
Название величины | Обозначение | Единица измерения | Формула |
Работа | A | Дж | A = Nt, А = mgh, A = Fs |
Мощность | N | Вт | N = A / t |
Время | t | с | t = А / N |
Постоянная | g ≈ 10 Н/кг | Н/кг | |
Задача 1: Какую скорость приобретает ракета массой mp, если продукты горения массой mг вылетают из нее скоростью
г?
Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
mp, г | 500 | 400 | 450 | 550 | 650 | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 | 1100 |
mг, г | 10 | 12 | 13 | 17 | 19 | 20 | 22 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 33 |
г, м/с | 600 | 650 | 700 | 750 | 850 | 900 | 950 | 990 | 880 | 770 | 660 | 550 | 555 |
р, м/с | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Задача 2: При равномерном подъеме из шахты нагруженной углем бадьи массой m произведена работа A кДж. Какова глубина шахты?
Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
m, кг | 10500 | 10400 | 10450 | 10550 | 10650 | 10700 | 10750 | 10800 | 10850 | 10900 | 10950 | 11000 | 10100 |
А, кДж | 5000 | 5050 | 5500 | 5800 | 6000 | 6060 | 6500 | 6600 | 7700 | 7070 | 5900 | 5070 | 7500 |
h, м | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Задача 3: Давление воды в цилиндре нагнетательного насоса P кПа. Чему равна работа при перемещении поршня площадью S м2 на расстояние Sl м.
Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
Р, кПа | 1050 | 1040 | 1045 | 1055 | 1065 | 1070 | 1075 | 1080 | 1085 | 1090 | 1095 | 1100 | 1010 |
S, м2 | 0,03 | 0,045 | 0,055 | 0,035 | 0,04 | 0,06 | 0,065 | 0,07 | 0,075 | 0,08 | 0,085 | 0,09 | 0,095 |
Sl, м | 0,3 | 0,45 | 0,55 | 0,35 | 0,4 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 |
A, Дж | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Задача 4: Определить среднюю мощность лебедки, поднимающую груз массой m на высоту h метров за t минут.
Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
m, т | 5,5 | 3,5 | 4,5 | 2,5 | 1,5 | 3 | 1 | 4 | 5 | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 |
h, м | 3 | 4,5 | 5,5 | 3,5 | 4 | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 8 | 8,5 | 9 | 9,5 |
t, мин | 3 | 4,5 | 5,5 | 3,5 | 4 | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 8 | 8,5 | 9 | 9,5 |
Ncр, Вт | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Задача 5: Мощность подъемного крана N кВт. Им можно равномерно поднять груз массой m т за t мин. Какую работу произведет в этом случае кран? На какую высоту переместит он груз?
Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
N, кВт | 7,5 | 8,5 | 9,5 | 10,5 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
m, т | 3 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 2 | 2,5 | 1,7 | 1,8 | 2,8 | 2,5 | 1,9 | 3,5 |
t, мин | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
А, Дж | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
h, м | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
Контрольные вопросы:
1. Какое движение называется реактивным?
2. На каком законе основано реактивное движение?
3. От чего зависит скорость ракеты?
4. В каких случаях работа положительна, отрицательна, равна нулю?
5. К каким величинам относится мощность: скалярным или векторным?
Задача 1: Какую скорость приобретает ракета массой 600 г, если продукты горения массой 15 г вылетают из нее скоростью 800 м/с?
Решение.
1. Кратко записываем условие задачи.

2. Изображаем условие графически в системе отсчета, где ось совпадает с направлением движения тела, а отсчет времени начинается в момент старта ракеты. | |
3. Записываем закон сохранения импульса для движения ракеты.

4. Решаем уравнения в общем виде.

5. Подставляем величины в общее решение, вычисляем. Перед подстановкой переводим все величины в систему СИ.

Задача 2: При равномерном подъеме из шахты нагруженной углем бадьи массой 10,5 т произведена работа 6200 кДж. Какова глубина шахты?

Задача 3

Задача 4 Определить среднюю мощность лебедки, поднимающую груз массой 5 тонн на высоту 10 метров за 6 минут.

Задача 5
Мощность подъемного крана 10 кВт. Им можно равномерно поднять груз массой 2 т за 0,5 мин. Какую работу произведет в этом случае кран? На какую высоту переместит он груз?
