Задачи с курса Физика на тему 14, Превращение энергии. КПД (15 задач)

Задача 14.1

Доказать, что коэффициент полезного действия наклонной плоскости с углом наклона α равен η= sinα/(sinα + μcosα), где μ - коэффициент трения. При каком коэффициенте трения будет труднее перемещать груз по этой плоскости, чем просто поднимать его по вертикали?

Задача 14.2

Когда пароход идет со скоростью 15 узлов (1 узел = 0,5144 м/c), его машина развивает мощность 5144 л.с. Определить силу сопротивления воды движению парохода, если известно, что коэффициент полезного действия машины и винта равен η= 0,4.

Задача 14.3

Чтобы поднять 5000 м^з воды на высоту 3 м, поставили насос с двигателем в 2 л.с. Сколько времени уйдет на выполнение этой работы, если коэффициент полезного действия насоса η= 0,8?

Задача 14.4

Чему была равна средняя сила сопротивления воды движению парохода, если он в течение трех суток при средней скорости v = 10 км/ч израсходовал М = 6,5 т угля? КПД судового двигателя η= 0,1. Удельная теплота сгорания угля q = 33,5*10⁶ Дж/кг.

Задача 14.5

В большом городе автомобиль вынужден часто останавливаться у светофоров. Например, такси в Москве на каждые 100 км пробега совершает до 100 остановок. Допустим, что после каждой остановки такси развивает скорость v= 60 км/ч. Сила сопротивления движению автомобиля F = 300 Н и при этом мало зависит от скорости. Во сколько раз расход бензина в Москве больше по сравнению с загородным маршрутом, где остановки практически отсутствуют? Масса такси М = 1,5 т. КПД двигателя не зависит от скорости.

Задача 14.6

Моторы электровоза при движении его со скоростью v = 72 км/ч потребляют мощность N=800 кВт. Коэффициент полезного действия силовой установки электровоза η = 0,80. Определить силу тяги моторов.

Задача 14.7

Определить полезную мощность водяного двигателя, коэффициент полезного действия которого η = 0,80, если известно, что вода поступает в него со скоростью v₁= 3,0 м/с, а оставляет его со скоростью v₂ = 1,0м/с на уровне, находящемся ниже уровня входа на h = 1,5 м. Расход воды Q =  0,30 м³/с.

Задача 14.8

Мощность гидроэлектростанции N = 73,5 МВт, коэффициент полезного действия η= 0,75. Определить на какой уровень плотина поднимает воду, если расход воды Q = 1,0*10³ м³/с.

Задача 14.9

С ледяной горки высоты h = 1,0 м и основанием b = 5,0 м съезжают санки, которые останавливаются, пройдя горизонтальный путь I = 95 м. Найти коэффициент полезного действия.

Задача 14.10

На автомобиль массой 1 т во время движения действует постоянная сила трения, равная его силы тяжести. Какую массу бензина расходует двигатель автомобиля на то, чтобы на пути 0,5 км увеличить скорость движения автомобиля от 10 до 40 км/ч? КПД двигателя 20%, удельная теплота сгорания бензина 46 МДж/кг.

Задача 14.11

Какую массу бензина расходует двигатель автомобиля на пути 100 км, если при средней мощности двигателя 15л.c. средняя скорость его движения была равна 30 км/ч? КПД двигателя 22%. Остальные необходимые данные взять из условия предыдущей задачи.

Задача 14.12

Найти КПД двигателя автомобиля, если известно, что при скорости движения 40 км/ч двигатель потребляет 13,5 л бензина на каждые 100 км пути и что развиваемая двигателем мощность при этих условиях равна 16,3 л.с. Плотность бензина 0,8 г/см³. Остальные необходимые данные взять из условия задачи 14.10.

Задача 14.13

Молот массой m₁ = 5 кг ударяет небольшой кусок железа, лежащий на наковальне. Масса m₂ наковальни равна 100 кг. Массой куска железа пренебречь. Удар неупругий. Определить КПД η удара молота при данных условиях.

Задача 14.14

Боек свайного молота массой m₁ = 500 кг падает с некоторой высоты на сваю массой m₂= 100 кг. Найти КПД η удара бойка, считая удар неупругим. Изменением потенциальной энергии сваи при углублении пренебречь.

Задача 14.15

Молотком, масса которого m₁ = 1 кг, забивают в стену гвоздь массой m₂ = 75 г. Определить КПД η удара молотка при заданных условиях.

С уважением ИЦ "KURSOVIKS"!