К ободу колеса радиусом R = 0,5 м и массой m = 40 кг приложена сила, равная 20 Н и направленная по касательной к колесу. Найти через сколько времени после начала действия силы колесо будет иметь скорость, соответствующую 2 оборотам в секунду?

Оличество тепла от сгорания керосина, которое пойдет на превращение льда = 0,5*46*(10 в 6 степени) *м = 23000000, где м - это масса керосина, которую надо узнать, 46*(10 в 6 степени) - удельная теплота сгорания керосина, 0,5 - потому что 50%.
Лед заберет количество теплоты = 2100*1*10 + 340000*1 + 4200*1*100 + 2256000*1 = 3037000 Дж
Тут: 2100 - удельная теплоемкость льда, 340000 - удельная теплота плавления льда, 4200 - удельная теплоемкость воды, 2256000 - удельная теплота парообразования воды.
Теперь приравняем первое и второе и выразим м (лучше сначала записать это в формулах, а потом только подставлять) . м = 3037000/23000000 = 0,13 кг керосина надо сжечь.

Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:

\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]

Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.

\[\left\{ \begin{gathered}

{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\

{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\

\end{gathered} \right.\]

Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:

\[\left\{ \begin{gathered}

{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\

{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\

\end{gathered} \right.\]

Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.

\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]

Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.