Физика контрольная работа Чугунный куб, длина ребра которого l = 40 cм, находится на горизонтальном полу кабины лифта, движущейся с направлением вертикально вверх ускорение. Чему равен модуль ускорения кабины лифта если давления куба на пол кабины P 37 кПа? Плотность чугуна p = 7,4 * 10³ кг/м³
Чтобы найти модуль ускорения кабины лифта, нужно использовать закон Паскаля и уравнение для силы тяжести. Давление, которое создает куб на полу, можно выразить через силу и площадь.
Найдём массу куба:
V=l3=(0,4 м)3=0,064 м3 V = l^3 = (0,4 \, \text{м})^3 = 0,064 \, \text{м}^3 V=l3=(0,4м)3=0,064м3m=ρ⋅V=7,4×103 кг/м3⋅0,064 м3=473,6 кг m = \rho \cdot V = 7,4 \times 10^3 \, \text{кг/м}^3 \cdot 0,064 \, \text{м}^3 = 473,6 \, \text{кг} m=ρ⋅V=7,4×103кг/м3⋅0,064м3=473,6кг
Найдём площадь основания куба:
S=l2=(0,4 м)2=0,16 м2 S = l^2 = (0,4 \, \text{м})^2 = 0,16 \, \text{м}^2 S=l2=(0,4м)2=0,16м2
Теперь найдём силу тяжести, действующую на куб:
Fграв=m⋅g=473,6 кг⋅9,81 м/с2≈4645,1 Н F_{\text{грав}} = m \cdot g = 473,6 \, \text{кг} \cdot 9,81 \, \text{м/с}^2 \approx 4645,1 \, \text{Н} Fграв=m⋅g=473,6кг⋅9,81м/с2≈4645,1Н
Давление, создаваемое кубом на полу:
Давление P P P можно выразить как отношение силы к площади: P=F<em>нS P = \frac{F<em>{\text{н}}}{S} P=SF<em>н
где F</em>н F</em>{\text{н}} F</em>н - нормальная сила, действующая на пол, равная весу куба плюс сила, действующая на куб из-за ускорения лифта: Fн=m⋅(g+a) F_{\text{н}} = m \cdot (g + a) Fн=m⋅(g+a)
где a a a - ускорение лифта.
Подставляем в уравнение давления: P=m⋅(g+a)S P = \frac{m \cdot (g + a)}{S} P=Sm⋅(g+a)
Подставляем известные значения:
Сначала выражаем a a a: P⋅S=m⋅(g+a) P \cdot S = m \cdot (g + a) P⋅S=m⋅(g+a)37000 Па⋅0,16 м2=473,6 кг⋅(9,81 м/с2+a) 37000 \, \text{Па} \cdot 0,16 \, \text{м}^2 = 473,6 \, \text{кг} \cdot (9,81 \, \text{м/с}^2 + a) 37000Па⋅0,16м2=473,6кг⋅(9,81м/с2+a)5920 Н=473,6⋅(9,81+a) 5920 \, \text{Н} = 473,6 \cdot (9,81 + a) 5920Н=473,6⋅(9,81+a)
Решаем это уравнение:
Разделим обе стороны на 473,6: 5920473,6=9,81+a \frac{5920}{473,6} = 9,81 + a 473,65920=9,81+a12,5≈9,81+a 12,5 \approx 9,81 + a 12,5≈9,81+aa≈12,5−9,81 a \approx 12,5 - 9,81 a≈12,5−9,81a≈2,69 м/с2 a \approx 2,69 \, \text{м/с}^2 a≈2,69м/с2
Таким образом, модуль ускорения кабины лифта составляет примерно 2,69 м/с2 2,69 \, \text{м/с}^2 2,69м/с2.
Чтобы найти модуль ускорения кабины лифта, нужно использовать закон Паскаля и уравнение для силы тяжести. Давление, которое создает куб на полу, можно выразить через силу и площадь.
Найдём массу куба: V=l3=(0,4 м)3=0,064 м3 V = l^3 = (0,4 \, \text{м})^3 = 0,064 \, \text{м}^3 V=l3=(0,4м)3=0,064м3 m=ρ⋅V=7,4×103 кг/м3⋅0,064 м3=473,6 кг m = \rho \cdot V = 7,4 \times 10^3 \, \text{кг/м}^3 \cdot 0,064 \, \text{м}^3 = 473,6 \, \text{кг} m=ρ⋅V=7,4×103кг/м3⋅0,064м3=473,6кг
Найдём площадь основания куба: S=l2=(0,4 м)2=0,16 м2 S = l^2 = (0,4 \, \text{м})^2 = 0,16 \, \text{м}^2 S=l2=(0,4м)2=0,16м2
Теперь найдём силу тяжести, действующую на куб: Fграв=m⋅g=473,6 кг⋅9,81 м/с2≈4645,1 Н F_{\text{грав}} = m \cdot g = 473,6 \, \text{кг} \cdot 9,81 \, \text{м/с}^2 \approx 4645,1 \, \text{Н} Fграв =m⋅g=473,6кг⋅9,81м/с2≈4645,1Н
Давление, создаваемое кубом на полу: Давление P P P можно выразить как отношение силы к площади:
P=F<em>нS P = \frac{F<em>{\text{н}}}{S} P=SF<em>н где F</em>н F</em>{\text{н}} F</em>н - нормальная сила, действующая на пол, равная весу куба плюс сила, действующая на куб из-за ускорения лифта:
Fн=m⋅(g+a) F_{\text{н}} = m \cdot (g + a) Fн =m⋅(g+a) где a a a - ускорение лифта.
Подставляем в уравнение давления:
P=m⋅(g+a)S P = \frac{m \cdot (g + a)}{S} P=Sm⋅(g+a)
Подставляем известные значения: Сначала выражаем a a a:
P⋅S=m⋅(g+a) P \cdot S = m \cdot (g + a) P⋅S=m⋅(g+a) 37000 Па⋅0,16 м2=473,6 кг⋅(9,81 м/с2+a) 37000 \, \text{Па} \cdot 0,16 \, \text{м}^2 = 473,6 \, \text{кг} \cdot (9,81 \, \text{м/с}^2 + a) 37000Па⋅0,16м2=473,6кг⋅(9,81м/с2+a) 5920 Н=473,6⋅(9,81+a) 5920 \, \text{Н} = 473,6 \cdot (9,81 + a) 5920Н=473,6⋅(9,81+a)
Решаем это уравнение: Разделим обе стороны на 473,6:
5920473,6=9,81+a \frac{5920}{473,6} = 9,81 + a 473,65920 =9,81+a 12,5≈9,81+a 12,5 \approx 9,81 + a 12,5≈9,81+a a≈12,5−9,81 a \approx 12,5 - 9,81 a≈12,5−9,81 a≈2,69 м/с2 a \approx 2,69 \, \text{м/с}^2 a≈2,69м/с2
Таким образом, модуль ускорения кабины лифта составляет примерно 2,69 м/с2 2,69 \, \text{м/с}^2 2,69м/с2.