Из пункта A в пункт B, расстояние между которыми равно 30 км, выезжает грузовой поезд длиной 300 м, движущийся со скоростью 63 км/ч. Одновременно с ним в обратном направлении выезжает по тому же пути скорый поезд длиной 100 м, движущийся со скоростью 100 км/ч. В момент отправления кабины машинистов поездов находились в точках A и B соответственно. Через 5 км от начала пути грузовой поезд начинает съезжать на вс параллельный путь CD длиной 300 м и останавливается на нём для того, чтобы пропустить скорый поезд. После прохождения скорого поезда грузовой поезд продолжает движение в сторону пункта B с прежней скоростью. Временами разгона и торможения поездов можно пренебречь.

Найдите время стоянки грузового поезда (грузовой поезд трогается в тот момент, когда конец последнего вагона скорого поезда проезжает точку C). ответ выразите в минутах, округлите до целого числа.

Найдите среднюю скорость грузового поезда на участке AB (грузовой поезд приедет в пункт назначения, когда конец его последнего вагона пересечёт точку B). ответ выразите в км/ч, округлите до целого числа.

Объяснение:

Дано:

E₁ = E₂ = E = 50,0 В

r₁ = r₂ = r = 4,00 Ом

R = 8,00 Ом

Rл = 16,0 Ом

________________

Uл₂ - ?

1)

Для удобства пронумеруем все резисторы ( см. Приложение)

Сопротивления R₄,  R₅  и R₆ соединены последовательно. Поэтому:

R₄₅₆ = R₄ + R₅ + R₆ = 8,00 + 16,0 + 8,00 = 32,0 Ом

Сопротивления R₂ и R₄₅₆ соединены параллельно, поэтому

R₂₄₅₆ = R₂·R₄₅₆₆ / (R₂ + R₄₅₆)  = 16,0·32,0 / (16,0 + 32,0) ≈ 10,7  Ом

Общее сопротивление:

R = R₁ + R₂₄₅₆ + R₃ = 8,00 + 10,7 + 8,00 = 26,7 Ом

2)

По закону Ома для полной цепи:

I = 2·E / (R + 2·r)

I = 100 / (26,7 + 8,00) = 2,88 А

U = I·R = 2,88·26,7 ≈ 76,9 В

3)

U₁ + U₃ = I·R₁ + I·R₃ = I·(R₁ + R₃) = 2,88·(8,00 + 8,00) = 46,1 В

Тогда

U₂ = U - (U₁+U₂) = 76,9 - 46,1 =30,8 В

4)

I₄₅₆ = U₂ / R₄₅₆ = 30,8 / 32,0 ≈ 0,96 А

И тогда напряжение на лампе 2:

Uл₂= U₅ = I₄₅₆·R₅ = 0,96·16 ≈ 15,4 В

Правильный ответ:

2) 15,4 В

так как шарики с зарядом  q  каждый сначала находятся на расстоянии  l  друг от друга, то силу отталкивания между ними  f0  можно найти из закона кулона по такой формуле:

f0=kq2l2(1)

изначально каждый из шариков будет находиться в равновесии под действием трёх сил: силы тяжести  mg, силы натяжения нити  t0  и силы кулоновского отталкивания  f0  (смотрите левую часть схемы к решению). учитывая (1), запишем первый закон ньютона в проекции на оси  x  и  y:

⎧⎩⎨t0⋅cosα=mgt0⋅sinα=kq2l2

поделим нижнее равенство системы на верхнее, тогда получим:

tgα=kq2mgl2(2)

после того как один из шаров разрядят, между шарами исчезнет сила отталкивания, они придут в движении и, столкнувшись, разделят заряд  q  одного из шариков поровну (то есть теперь на каждом из шаров заряд равен  q2). далее шары опять разойдутся так, что расстояние между ними станет равным  l  (смотрите правую часть схемы). теперь сила отталкивания между шариками  f  по закону кулона равна:

f=kq24l2(3)

теперь на каждый шарик действуют три силы: сила тяжести  mg, сила натяжения нити  t  и сила кулоновского отталкивания  f. шарики опять находятся в равновесии, поэтому, учитывая (3), опять запишем  первый закон ньютона в проекциях на оси координат:

⎧⎩⎨t⋅cosβ=mgt⋅sinβ=kq24l2

аналогично поделим нижнее равенство на верхнее:

tgβ=kq24mgl2(4)

теперь поделим (2) на (4):

tgαtgβ=kq2⋅4mgl2mgl2⋅kq2 tgαtgβ=4l2l2

в условии сказано, что  шарики подвешены на длинных нитях, значит углы  α  и  β  — малые, поэтому справедливо равенство  sinα≈tgα  и  sinβ≈tgβ. тогда:

sinαsinβ=4l2l2

из рисунка понятно, что  sinα=l2a  и  sinβ=l2a  (здесь  a  — длина нити), значит:

l⋅2a2a⋅l=4l2l2 ll=4l2l2 4l3=l3 l=l4–√3

посчитаем ответ:

l=0,054–√3=0,031м