Автокөлік амортизаторы серіппесін 4 мм -ге қысқанда 960 мдж жұмыс жасалса, серіппені 4 см-ге қысқанда қандай жұмыс атқарылады?
жауабы: 96 дж шығуы керек.

Обозначения:

υ² - средняя квадратичная скорость

p - давление газа (1 атм - значение нормального атмосферного давления)

m - масса газа

V - объём газа

Дано: υ = 400 м/с; m = 2,5 кг; p = 1 атм = 101325 Па

Найти: V - ?

Решение. Объём газа рассчитывается по формуле V = m/ρ. Зная основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) газа (уравнение Клаузиуса), которая связывает микропараметры и макропараметры, найдём ρ: р = m₀nυ²/3, где ρ = m₀n ⇒ р = ρυ²/3 ⇒ ρ = 3p/υ². Значит, объём газа V = mυ²/3p.

Определим значение искомой величины:

[V] = кг×(м/с)²/Па = Н×м×м²/Н = м³

V = 2,5×400²/3×101325 = 400000/303975 ≈ 1,3 м³

ответ: V ≈ 1,3 м³.

  В задачах на движение всегда участвуют три взаимосвязанные величины: S=V×t, где S - расстояние (пройденный путь), V - скорость, t - время движения. В случаях, когда рассматривается движение объекта поперёк течения, надо понимать, что имеет место относительное движение, т.к. объект совершает одновременно два движения: двигается относительно воды со скоростью-вектором V и сносится течением реки со скоростью-вектором U, совершая соответственно два вида перемещений: одно - относительно неподвижного берега (собственно снос течением), другое - движение к противоположному берегу. Исходя из вышесказанного, такие задачи всегда рассматриваются в двух системах координат - подвижной и неподвижной, относительно которых перемещение и скорость объекта различны.
   Для решения данной задачи прежде всего найдём время tв, спустя которое встретятся пловцы, для чего определим их скорость сближения (относительно воды - подвижной системы координат) Vc = V1+V2 = 1,1 + 0,6 = 1,7 м/с , где V1=1,1 м/c - скорость 1-го пловца относительно воды, V2=0,6 м/c - скорость 2-го пловца относительно воды. Тогда время, спустя которое встретятся пловцы, tв=L/Vc=46/1,7=27,1 c, где L=46 м - ширина реки.
   Очевидно, что за это же время река отнесёт их относительно берега (неподвижной системы координат) на расстояние S = U×tв = 1,5×27,1 = 40,7 м, где U=1,5 м/с - скорость течения реки.
   Квадрат же пути S1²= L1² + S² первого пловца до момента встречи в системе отсчёта, связанной с берегом (т.е. неподвижной системы координат) находится из решения прямоугольного треугольника, в котором S1 - гипотенуза, а катеты: L1=V1×tв=1,1×27,1 =29,81 м - расстояние, которое преодолел 1-й пловец относительно воды и S=U×tв = 1,5×27,1 = 40,65 м — снос пловца относительно берега; откуда S1 = √(29,81² + 40,65²) = 50,41 м