Автомобиль массой m = 1600 кг трогается с места и за промежуток времени t=10с достигает скорость v = 15 м/с. какую кинетическую энергию приобрел автомобиль? какую мощность развил двигатель автомобиля?

Объяснение:

m = 1600 кг

t=10с

V = 15 м/с.

Ek1 = 0

Ek2 = ?

N = ?

Ek2 = m*V^2 / 2 = 1600*15^2 / 2 = 180 000 Дж. = 180 кДж

A = Ek2-Ek1 = 180000 - 0 = 180000 Дж.

A=N*t

N=A/t = 180000 / 10 = 18000 Ватт = 18 кВатт

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

Внутренняя энергия системы может переходить, в частности, в кинетическую или потенциальную энергию.    поднимаешь домкратом или краном груз, повышается его внутренняя (потенциальная) энергия  в двигателе внутреннего сгорания внутренняя (тепловая) энергия топлива переходит в кинетическую энергию поршня (он движется)  стреляя из рогатки камнем, мы повышаем его кинетическую энергию    сжимая пружину, повышаем ее внутреннюю энергию  сжимая жидкость или газ в сосуде, мы повышаем их внутреннюю энергию  газ, расширяясь, совершает работу, тем самым понижается его внутренняя энергия