1. В сосуд с водой опущен лед массой 5 кг и температурой -20 С. Определить массу растаявшего льда, если вода находилась при температуре 70 С. Масса воды 20 кг. 2. Груз массой 60 кг лежит на наклонной плоскости, находящейся под углом 45 градусов к горизонту. Коэффициент трения равен 0,1. Определить силу, необходимую для удержания груза в равновесии. 3. Скорость распространения упругой волны в воде 1500 м/с, при частоте 2 МГц. Какова разность фаз точек, расположенных на луче и находящихся на расстоянии 10 см друг от друга.
Для решения этой задачи мы можем воспользоваться законом сохранения энергии. Изначально у нас есть потенциальная энергия льда, которая переходит в кинетическую энергию воды после таяния льда. Таким образом, можем записать уравнение:
m g h = m_льда L_льда + m_воды c_воды * (T_к - T_0)
где m - масса растаявшего льда, g - ускорение свободного падения, h - высота погружения льда, L_льда - удельная теплота плавления льда, c_воды - удельная теплоемкость воды, T_к - конечная температура воды, T_0 - начальная температура воды.
Подставляем известные значения:
5 9.8 h = m 334000 + 20 4200 * (70 - (-20)) 49h = 334000m + 8400000 h = 68000m + 172414.29
Также у нас есть условие, что объем воды не изменился после таяния льда:
Для определения силы, необходимой для удержания груза в равновесии на наклонной плоскости, мы можем разложить силы на составляющие по направлению наклонной плоскости и перпендикулярно ей.
Сила трения Ft = μ * N, где μ - коэффициент трения, N - нормальная реакция.
N = m g cos(45) = 60 9.8 cos(45) ≈ 416.24 Н
Fтр = 0.1 * 416.24 ≈ 41.62 Н
Далее, для нахождения силы, необходимой для удержания груза в равновесии, мы можем использовать условие равновесия:
F = m g sin(45) + Fтр = 60 9.8 sin(45) + 41.62 ≈ 448.08 Н
Ответ: сила, необходимая для удержания груза в равновесии, равна приблизительно 448.08 Н.
Для определения разности фаз точек, расположенных на луче и находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, мы можем воспользоваться формулой для определения длины волны в упругой волне:
λ = v / f
где λ - длина волны, v - скорость распространения волны, f - частота волны.
Таким образом, длина волны в данном случае равна:
λ = 1500 / 2 * 10^6 = 0.00075 м или 7.5 см
Следовательно, разность фаз точек, расположенных на луче и находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, равна 0.75 периода волны.
Ответ: разность фаз точек составляет 0.75 периода волны.
m g h = m_льда L_льда + m_воды c_воды * (T_к - T_0)
где m - масса растаявшего льда, g - ускорение свободного падения, h - высота погружения льда, L_льда - удельная теплота плавления льда, c_воды - удельная теплоемкость воды, T_к - конечная температура воды, T_0 - начальная температура воды.
Подставляем известные значения:
5 9.8 h = m 334000 + 20 4200 * (70 - (-20))
49h = 334000m + 8400000
h = 68000m + 172414.29
Также у нас есть условие, что объем воды не изменился после таяния льда:
m = V_льда / р_льда = V_воды / р_воды = (m_льда + m_воды) / p_воды
m = 5 * 10^3 / 1000 = (m + 20) / 1000
m = 8
Ответ: масса растаявшего льда равна 8 кг.
Для определения силы, необходимой для удержания груза в равновесии на наклонной плоскости, мы можем разложить силы на составляющие по направлению наклонной плоскости и перпендикулярно ей.Сила трения Ft = μ * N, где μ - коэффициент трения, N - нормальная реакция.
N = m g cos(45) = 60 9.8 cos(45) ≈ 416.24 Н
Fтр = 0.1 * 416.24 ≈ 41.62 Н
Далее, для нахождения силы, необходимой для удержания груза в равновесии, мы можем использовать условие равновесия:
F = m g sin(45) + Fтр = 60 9.8 sin(45) + 41.62 ≈ 448.08 Н
Ответ: сила, необходимая для удержания груза в равновесии, равна приблизительно 448.08 Н.
Для определения разности фаз точек, расположенных на луче и находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, мы можем воспользоваться формулой для определения длины волны в упругой волне:λ = v / f
где λ - длина волны, v - скорость распространения волны, f - частота волны.
Таким образом, длина волны в данном случае равна:
λ = 1500 / 2 * 10^6 = 0.00075 м или 7.5 см
Следовательно, разность фаз точек, расположенных на луче и находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, равна 0.75 периода волны.
Ответ: разность фаз точек составляет 0.75 периода волны.