Два нагрівачі, опори яких дорівнюють 10 і 15 Ом, підключені до джерела струму напругою 100 В. Яку кількість теплоти виділить за секунду кожний нагрівач, якщо їх з’єднати спочатку послідовно, а потім паралельно?

Объяснение:

Дано :

m1 = 2 кг

m2 = 0,5 кг

μ = 0,1

а - ?

Т - ?

Для начала рассмотрим все силы действующие на тело массой ( m1 ) на ось Оу

Оу : 0 = N1 - m1g

соответственно

N1 = m1g

теперь на ось Ох ( для этого же тела )

Ох : m1a = T - Fтр.

m1a = T - μN1

( при N1 = m1g )

m1a = T - μm1g – ( это наше первое уравнение )

Затем рассмотрим силы действующие на тело массой ( m2 )

на ось Оу

Оу : m2a = m2g - T – ( это наше второе уравнение )

объединим два уравнения в систему

m1a = T - μm1g

m2a = m2g - T

сложим два уравнения

a( m1 + m2 ) = g( m2 - μm1 )

a = ( g( m2 - μm1 ) ) / ( m1 + m2 )

a = ( 10 ( 0,5 - 0,1 * 2 ) ) / ( 2 + 0,5 ) = 1,2 м/с²

Теперь вычислим силу натяжения нити ( Т )

( например из следующего уравнения )

m2a = m2g - T

Т = m2 ( g - a )

T = 0,5 ( 10 - 1,2 ) = 4,4 Н

Пусть Q - подводимая в единицу времени (секунду) энергия, тогда, используя уравнение Q*dt=c*m*dT, получаем:
1. За 10 минут (600 с)  600*Q=с*m*50 (1)
2. За x с  x*Q=c*m*162, откуда х/600=162/50, x=1944 c - время нагрева от 70С до 232 С. Итого энергия подводилась в течение 10+83=93 мин = 5580 с, из которых в течении 600+1944=2544 с тело нагревалось и в течение 5580-2544=3036 с плавилось. За время плавления к телу подведена энергия Q*3036=L*m=59000*m, откуда Q=19,43*m. Подставляя это выражение в уравнение (1) и сокращая на m, получаем с=600*19,43/50=233,16 Дж/(кг*К)