На какой высоте над поверхностью земли ускорение свободного падения равно 5 м/с2?

2 650 км

Объяснение:

Дано:

g₃ = 10 м/с²

g = 5 м/с²

R₃ = 6 400 км

h - ?

g₃ = G·M₃ / (R₃)²            (1)

g = G·M₃ / (R₃+h)²         (2)

Разделим (1) на (2)

g₃/g = (R₃+h)² / R₃²

Но

g₃/g = 10/5 = 2

Тогда:

2 =  (R₃+h)² / R₃²

Извлечем квадратный корень :

√2 = (R₃+h) / R₃

√2 = 1 + h/R₃

h/R₃ = √2  - 1

h = (√2 - 1)·R₃

h ≈ 0,414·R₃ = 0,414·6400  ≈ 2 650 км

Формула для нахождения мощности:
N = A/t,
где N - мощность, A - работа, t - время выполненной работы.
Единица измерения - Ватт [Вт]

Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а расход ее - 120 м3 в минуту.

Запишем условие задачи и решим ее.

Дано:

h = 25 м
V = 120 м3
ρ = 1000 кг/м3
t = 60 c
g = 9,8 м/с2

N-?

Решение:

Масса падающей воды: m = ρV,
m = 1000 кг/м3 · 120 м3 = 120 000 кг (12 · 104 кг).

Сила тяжести, действующая на воду:
F = gm,
F = 9.8 м/с2 · 120 000 кг ≈ 1 200 000 Н (12 · 105 Н)

Работа, совершаемая потоком в минуту:
A = Fh,
А - 1 200 000 Н · 25 м = 30 000 000 Дж (3 · 107 Дж).

Мощность потока: N = A/t,
N = 30 000 000 Дж / 60 с = 500 000 Вт = 0,5 МВт.

ответ: N = 0.5 МВт.

Формула:
A = Fs,
где А - работа, F - сила и s - пройденный путь.
Единица измерения - Джоули [Дж]

Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м3.

Дано:
V = 0,5 м3
ρ = 2500 кг/м3
h = 20 м

А=?

Решение:
A = Fs,
где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = ρV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.

Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг.
F = 9,8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12 250 Н.
A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.

ответ: А =245 кДж.