ОБЪЯСНИТЕ КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ А14

Клевая задача. Максимальная скорость будет в итоге складываться из вертикальной и горизонтальной компонент:


Поскольку падение происходит в гравитационном поле, то вертикальная компонента не связана с параметрами капли и зависит только от высоты падения и напряженности поля (ускорения свободного падения), так что с ней все ясно:


Горизонтальная же компонента зависит от силы расталкивания двух частей одной капли. Скорость, приобретенная половинками исходной капли, полностью определит их кинетическую энергию. А по закону сохранения энергии, вся запасенная электростатическая энергия капли разделится между двумя капельками: частично станет их электростатической энергией и частично перейдет в кинетическую (по горизонтальной составляющей скорости). А значит, нам надо найти разность начальной и конечной электростатической энергии. Вот и все.

Начальная энергия капли равна

После разделения капли на две одинаковые их объемчики будут равны половине объема исходной капли, а отсюда находим их радиусы :



Энергия распределится поровну, поэтому суммарная электростатическая энергия двух новых капель составит:


Потенциал маленькой капли зависит от ее заряда и радиуса. Как изменился радиус мы уже знаем, а вот заряд после разделения распределился пополам - части ведь одинаковые. Поэтому


Таким образом, кинетическая энергия, связанная с горизонтальной компонентой скорости, равна




- суммарная масса двух частей, разумеется равна массе исходной капли.

Отсюда




Окончательно,

(ГЭС)
Гидроэнергия в качестве энергоресурса имеет принципиальные преимущества по сравнению с углем или ядерным топливом. Ее не нужно добывать, как-либо обрабатывать, транспортировать, ее использование не дает вредных отходов и выбросов в атмосферу. В некоторых случаях плотины гидростанции позволяют регулировать речной сток, они надежны, просты в эксплуатации (по сравнению с ТЭС и АЭС) , дешевы. Вода водохранилищ может использоваться в сельском хозяйстве для полива, в них можно разводить рыбу. Одним словом, достоинства ГЭС являются достаточно серьезными для принятия решения о их строительстве.

Однако при размещении ГЭС на равнинных реках отчуждаются плодородные пойменные земли, что, безусловно, является отрицательным моментом. Необходимо учитывать также, что с ростом площади водохранилищ ГЭС происходит снижение скорости воды, что неблагоприятно сказывается на их водно-хцмическом и гидробиологическом режимах. Наличие плотин, в большинстве своем без рыбоподъемников, оказьШает серьезйое отрицательное влияние на ценные породы промысловых рыб. Наконец, серьезную опасность представляют высотные плотины при их случайном или намеренном разрушении. Указанные недостатки гидроэнергии свидетельствуют о необходимости всестороннего экологического сопоставления вариантов сооружения ГЭС и других альтернативных источников.

Хотелось бы обратить внимание на возможности бесплотинных ГЭС, которые могут быть сооружены на малых реках и даже ручьях. Например, по сообщениям печати, Каджисайский электротехнический завод в Киргизии изготовил опытную микро-ГЭС мощностью 1,5 кВт для установки на небольших ручьях с достаточным напором и подготовил их серийный выпуск. Вес микроГЭС ' 90 кг, ее можно быстро установить на месте, она надежна и проста в обслуживании. Поэтому увеличение числа бесплбтинных ГЭС на малых реках может оказаться полезным для удовлетворения энергопотребностей поселков и деревень. Это тем более необходимо в связи с исчерпанием гидроресурсов в европейской части России и необходимостью передачи энергии из Сибири.

Достоинства атомных станций:
Отсутствие вредных выбросов;
Выбросы радиоактивных веществ в несколько раз меньше угольной эл. станции аналогичной мощности (зола угольных ТЭС содержит процент урана и тория, достаточный для их выгодного извлечения) ;
Небольшой объём используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки;
Высокая мощность: 1000—1600 МВт на энергоблок;
Низкая себестоимость энергии, особенно тепловой.
(АЭС)
Недостатки атомных станций:
Облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению;
Нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах;
Последствия возможного инцидента крайне тяжелые, хотя его вероятность достаточно низкая;
Большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700—800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также в случае возможной ликвидации.

(ТЭС)
Тепловая (паротурбинная) электростанция:
Электростанции, преобразующие тепловую энергию сгорания топлива в электрическую энергию, называются тепловыми (паротурбинными) . Некоторые их преимущества и недостатки приведены ниже.

Преимущества
1. Используемое топливо достаточно дешево.
2. Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями.
3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции железнодорожным или автомобильным транспортом.
4. Занимают меньшую площадь по сравнению с гидроэлектростанциями.
5. Стоимость выработки электроэнергии меньше, чем у дизельных электростанций.

Недостатки
1. Загрязняют атмосферу, выбрасывая в воздух большое количество дыма и копоти.
2. Более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с гидроэлектростанциям