Юный техник 1973-10, страница 51

ФИЗИКА

РЕШЕНИЕ

1. При движении состава под дождем вся масса воды, падающая на состав и стекающая вниз по стенкам вагонов, ускоряется в горизонтальном направлении до скорости состава V и приобретает при этом импульс движения за счет увеличения силы тяги АI _тя, локомотива Это изменение импульса массы воды ш, падающей на состав за ! сек., равно импульсу силы тяги Л F_XHr за i сек::

m-1 • v = Л F-1.

Требуемое увеличение мощности локомотива А N равно произведению увеличения силы тяги Л Р_хяг на скорость V:

7,2-10⁴ м N²

( 7,2-10⁴ м V

AN = AF_TSr-V = mV² = 100 кг ( --- =

\3,6-10³ сек./

40 квт.

Рис. 1

Pi V,

Здесь ц

Ri Ti

Ответ: Л N = 40 квт.

2. На рисунке 1 показано семейство изохор для постоянной массы газа. Нетрудно видеть, что для нашего цикла максимальный объем достигается в точке 3, то есть объем V₃= 16,4 л. Объем Vi в точке 1 находим, исходя из закона Гей-Люссака, то есть

V< V₃ Т, 300

— — —- или V, = V₃ — = 16,4— =12,3 л. Ti Т₂ Т₃ 400

Применяя уравнение Клапейрона — Менделеева для состояния газа в точке 1, находим массу газа ш: Pi V, Т₀ „„1-12,3

PnVo

= 32-

1-22,4

и

молекулярный вес кислорода R ^P°^V0

использовано выражение К = —~— для 1 моля

273

зоо ^{6 г}-

для постоянной R газа при нормаль

ных условиях.

Ответ: Vi=12,3 л, ш=16 г.

3. Электрическое поле цилиндрического конденсатора показано на рисунке 2. Линии напряженности поля Е радиальны и нормальны вектору скорости частицы в любой точке окружности. Для положительно заряженной частицы с .зарядом q и массой m электрическая сила qE при движении по окружности радиуса R должна быть направлена к центру и сообщать частице центростремительное ускорение, то есть

R m

Отсюда для разных частиц заданное по

56