Вариант 12, только ответить на вопросы

Дано:

g = 10м/с² - ускорение свободного падения

Vo = 40м/c - начальная скорость

t1 = 2c

t2 = 5c

Найти:

V1 и V2  - соответствующие скорости тела, u2 - перемещение тела,

S2 - пройденный путь

Вертикальная координата х тела равна

х = Vot - 0,5gt²

или

х = 40t - 0,5·10t²

Исследуем эту функцию, найдём её нули

40t - 5t² = 0

5t(8 - t) = 0

t = 0, t = 8

Итак, через 8с тело упадёт на землю.

Через 4с оно достигнет высшей точки

Найдём координату х высшей точки

хmax = 40·4 - 0,5·10·16 = 80м

Скорость

V = Vo-gt

V1 = 40 - 10·2 = 20м/с (знак "+" показывает, что скорость направлена верх)

V2 = 40 - 10·5 = -10м/с (знак "-"показывает, что скорость направлена вниз)

координата тела через 5с

x2 = 40·5 - 0,5·10·25 = 75м

Перемещение тела  u = х2 = 75м

После достижения высшей точки (хmax = 80м) тело пролетело вниз ещё 80 - 75 = 5м.

Путь тела S2 = 80 + 5 = 85м

По определению: N = Q / t, где

N - мощность горелки,

t - искомое время,

Q - затраченное количество теплоты.

Разберемся поэтапно с Q.

На что наша горелка будет затрачивать энергию?

- плавление льда: λ m(л)

- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)

- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)

Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).

Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:

N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,

откуда искомое время t:

t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.

Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):

t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,

t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,

t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,

t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин