Стальную отливку массой 20 кг поднимают из воды при помощи троса, жесткость которого равна 400 кН/м, с ускорением 0,5 м/с. Плотность стали 7800 кг/м3 , плотность воды 1000 кг/м3 Найти удлинение троса. Силой сопротивления воды пренебречь.
Для начала найдем силу тяжести стальной отливки: F = m g F = 20 кг 9,81 м/с^2 = 196,2 Н
Теперь найдем объем стальной отливки: V = m / ρ V = 20 кг / 7800 кг/м^3 = 0,00256 м^3
Зная объем отливки, можно найти объем воды, вытесненной отливкой при подъеме: V_воды = V = 0,00256 м^3
Теперь найдем силу Архимеда, действующую на отливку в воде: F_A = V g ρ_воды F_A = 0,00256 м^3 9,81 м/с^2 1000 кг/м^3 = 25,1 Н
Учитывая, что ускорение отливки равно ускорению свободного падения уменноженному на удельную массу отливки: a = g (ρ - ρ_воды) / ρ a = 9,81 м/с^2 (7800 кг/м^3 - 1000 кг/м^3) / 7800 кг/м^3 = 5,94 м/с^2
Теперь можем найти удлинение троса, используя второй закон Ньютона: F = ma + F_ж F_ж = 0 T - F_A - F = ma T - 25,2 Н - 196,2 Н = 20 кг 5,94 м/с^2 T = 20 кг 5,94 м/с^2 + 221,3 Н
Наконец, найдем удлинение троса, используя формулу для жесткости троса: T = ks s = T / k s = (20 кг * 5,94 м/с^2 + 221,3 Н) / 400 кН/м s ≈ 0,5 м
Таким образом, удлинение троса при поднятии стальной отливки из воды составит примерно 0,5 м.
Для начала найдем силу тяжести стальной отливки:
F = m g
F = 20 кг 9,81 м/с^2 = 196,2 Н
Теперь найдем объем стальной отливки:
V = m / ρ
V = 20 кг / 7800 кг/м^3 = 0,00256 м^3
Зная объем отливки, можно найти объем воды, вытесненной отливкой при подъеме:
V_воды = V = 0,00256 м^3
Теперь найдем силу Архимеда, действующую на отливку в воде:
F_A = V g ρ_воды
F_A = 0,00256 м^3 9,81 м/с^2 1000 кг/м^3 = 25,1 Н
Учитывая, что ускорение отливки равно ускорению свободного падения уменноженному на удельную массу отливки:
a = g (ρ - ρ_воды) / ρ
a = 9,81 м/с^2 (7800 кг/м^3 - 1000 кг/м^3) / 7800 кг/м^3 = 5,94 м/с^2
Теперь можем найти удлинение троса, используя второй закон Ньютона:
F = ma + F_ж
F_ж = 0
T - F_A - F = ma
T - 25,2 Н - 196,2 Н = 20 кг 5,94 м/с^2
T = 20 кг 5,94 м/с^2 + 221,3 Н
Наконец, найдем удлинение троса, используя формулу для жесткости троса:
T = ks
s = T / k
s = (20 кг * 5,94 м/с^2 + 221,3 Н) / 400 кН/м
s ≈ 0,5 м
Таким образом, удлинение троса при поднятии стальной отливки из воды составит примерно 0,5 м.