Полную механическую энергию тела (в джоулях) можно вычислить по формуле E= дробь, числитель — mv в степени 2 , знаменатель — 2 плюс mgh, где m — масса тела (в килограммах), v — его скорость (в м/с), h — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем (в метрах), а g — ускорение свободного падения (в м/с2 Пользуясь этой формулой, найдите h (в метрах), если E=250Дж, v=5м/с, m=4кг, а g=10 м/с в степени 2 .

Дано:

tt = 5 мин = 300 с

mm = 0.2 кг

T_1T

1

= 14°C

T_2T

2

= 100°C -- температура кипения воды

II = 2 А

cc = 4200 Дж/(кг·°С) -- удельная теплоемкость воды

Найти:

U=?U=?

Чтобы нагреть воду массой mm от температуры T_1T

1

до температуры T_2T

2

необходимо затратить количество теплоты равное:

Q = mc \Delta T = mc(T_2 - T_1)Q=mcΔT=mc(T

2

−T

1

) .

С другой стороны, по закону Джоуля-Ленца при прохождении тока II в электрокипятельнике за время tt выделяется следующее количество теплоты:

Q = IUtQ=IUt .

Приравняв полученные выражения можем выразить необходимое напряжение:

\begin{lgathered}mc(T_2 - T_1) = IUt\\ U = \dfrac{mc(T_2 - T_1)}{It}\end{lgathered}

mc(T

2

−T

1

)=IUt

U=

It

mc(T

2

−T

1

)

Проведем численный расчет:

U = \dfrac{0.2 \cdot 4200 \cdot (100-14)}{2 \cdot 300} = \dfrac{72240}{600} =120.4 \; \text{B}U=

2⋅300

0.2⋅4200⋅(100−14)

=

600

72240

=120.4B

ответ: 120.4 В.