5. При выполнении эксперимента учащимся были получены данные, приведенные в таблице. h, см
l, см
Р, Н
Fтяги, Н
Aполез, Дж
Aсоверш,
КПД, %

нужно

Дж

30
60
5
3

Запишите формулу механической работы.
[1]
Используя измерения, полученные в ходе эксперимента, вычислите полезную работу по подъему тела на высоту h (Aполез).
[2]
Определите работу, совершаемую при движении тела по наклонной плоскости (Aсоверш).
[2]
d) Найдите коэффициент полезного действия наклонной плоскости.​

Термодинамика

Термодинамика в отличие от МКТ базируется на законах сохранения и превращения энергии.
Важнейшими характеристиками термодинамической системы являются:
А. Внутренняя энергия идеального газа U, которая складывается из потенциальной энергии взаимодействия частиц системы и кинетической энергии их теплового движения.
Так как для идеального газа потенциальная энергия равна нулю, то его внутренняя энергия равна суммарной кинетической энергии всех его молекул. Так как средняя кинетическая энергия Ек поступательного движения молекулы идеального газа, принимаемая за материальную точку, равна 3/2кТ, то внутренняя энергия любого количества газа равна:

Внутренняя энергия является функцией состояния системы. Ее изменение ∆U при переходе системы из состояния 1 в состояние 2 не зависит от вида процесса и равно:
∆U = U1 – U2

т.е. изменение внутренней энергии ∆U пропорционально изменению температуры ∆Т.
Б. Работа А в термодинамике определяется изменением объема ∆V = V2 – V1 газа за счет его расширения (газ совершает работу) или сжатия (над газом совершается работа):

В. Количество теплоты Q – мера изменения внутренней энергии при теплопередаче, т.е. переходе энергии (теплоты) от более нагретых тел к менее нагретым.
Основными видами теплопередачи являются: теплопроводность, конвекция, излучение.
Изменение ΔQ пропорционально изменению температуры тела ΔТ:
ΔQ = C·ΔT

где C – теплоемкость тела.
Теплоемкость тела не универсальная постоянная для тела, а является функцией условий, при которых происходит нагревание (охлаждение) и зависит от свойств тела.
Теплоемкость единицы массы вещества называется удельной теплоемкостью Cуд:
, откуда ΔQ = Суд·mΔT
Внутренняя энергия U системы может изменяться двумя путями:
а) путем теплопередачи (Q);
б) путем совершения работы (системой или над системой А).
Уравнение, связывающее эти три величины
Q = ΔU + A

является математическим выражением первого закона (начала) термодинамики – закона сохранения и превращения энергии, распространенного на тепловые процессы. Следует иметь в виду, что величины Q и A являются алгебраическими: Q > 0, если теплота передается системе (Q < 0 – отбирается от системы), A > 0, если газ совершает работу против внешних сил – расширение (A < 0 – сжатие).

Дано:

Штатная скорость км/ч м/с м/с м/с.
Интервал движения
Время посадки высадки
Время торможения до остановки
Тормозной путь м .
Длина состава м .

Найти: дистанцию между составами в [м] и [мм].

Р е ш е н и е :

Все положения, упоминаемые в доказательстве решения, отмечены на приложенном к решению рисунке.

Искомая дистанция между поездами – это свободное пространство вдоль железнодорожного полотна. Таким образом – дистанция в данном случае – это расстояние от ведущего вагона (начала) заднего Скоростного состава (положение С) до Конца припаркованного состава (положение К) в тот момент, когда припаркованный собирается отправляться.

Нам неизвестно, является ли торможение составов перед остановкой равнозамедленным или нет, и нам это знать и не нужно (!), поскольку нам дано и время, и скорость, и тормозной путь. Всё, что нам нужно – это корректно учесть все слагаемые времени и пути при торможении.

Общий интервал движения составляет и это означает, что каждые секунд, в положении Н оказывается Начало очередного состава. Уже припаркованный состав простоял на станции а это означает, что следующему за ним составу осталось проехать из положения С (начало скоростного состава) до точки Н (начало припаркованного состава) в течение секунд.

Искомая дистанция между составами, как мы уже говорили выше, измеряется не от положения С до положения Н, а от положения С до положения К (конец припаркованного состава). Однако нам будет удобно найти весь остаточный путь СН (между положениями С и Н), а затем вычесть из него длину КН (между положениями К и Н), равную длине состава м.

Из секунд, оставшихся идущему следом составу, первые секунд он будет идти с постоянной скоростью м/с из положения С в положение О, а последующие секунд он будет останавливаться из положения О до положения Н.

Длину отрезка ОН мы и так знаем, это тормозной путь м . Теперь найдём СО, т.е. длину Мы знаем, что по отрезку СО состав двигается равномерно со скоростью в течение времени секунд, значит отрезок СО, т.е. м м .

Отсюда ясно, что вся длина СН = СО + ОН , т.е.
СН м м.

Как было показано выше искомая дистанция – это длина СК, равная разности СН и КН, т.е. СН и .

Итак: СК CH

м м.

О т в е т : дистанция между составами: м мм .