Задачи для самостоятельного решения

• 1. Человек массой 80 кг находится на высоте 30 м. Чему равна его потенциальная энергия относительно поверхности Земли?
• 2. Мощность двигателя 100 л.с. Выразите эту величину в кВт.
• 3. Самолет массой 6000 кг летит со скоростью 800 км/ч на высоте 10 км. Определите кинетическую и потенциальную энергию самолета в кДж. Насколько возрастет скорость самолета при увеличении его кинетической энергии на 6000 кДж?
• 4. Покажите, что скорость свободно падающего тела не зависит от его массы.
• 5. Масса автомобиля 1500 кг. Чему равна его кинетическая энергия при скорости движения 60 км/ч? Насколько изменится кинетическая энергия автомобиля, если его скорость возрастет до 100 км/ч?
• 6. Насос должен закачивать воду на высоту 50 м со скоростью 600 л/мин. Определите мощность насоса.
• 7. Колесо водяной мельницы приводится в действие потоком воды, который падает с высоты 10 м со скоростью 600 л/мин. Оцените мощность мельницы.
• 8. Тело массой 10 кг двигается со скоростью 50 м/с. На тело начинает действовать внешняя сила, под действием которой тело останавливается. Чему равна внешняя сила и сколько времени займет процесс торможения тела, если его ускорение равно -2 м/с².
• 9. Сила лобового (аэродинамического) сопротивления F, действующая на движущееся тело со стороны воздуха, определяется по формуле

где С_х — аэродинамический коэффициент сопротивления; А — площадь фронтальной проекции тела; V — скорость тела; р — плотность воздуха. Определите величину мощности, необходимую для преодоления сил лобового сопротивления при скорости тела 100 км/ч, если С_х = 0,65, А = 10 м², р = 1,2 кг/м³.

• 10. Давление в цилиндре иод поршнем равно р_1? давление окружающей среды равно р₂. Объем газа возрастает на величину, А К Чему равна работа расширения?
• 11. 1 кг газа сжимается изобарно в цилиндре под поршнем при давлении 8 бар. Объем газа в начальный момент равен 0,1 м³/кг. Определите конечный объем, если работа сжатия составляет 32 кДж.
• 12. Электродвигатель получает энергию из сети, сила тока в сети 10 А, напряжение — 220 В. Крутящий момент на валу двигателя равен 25 Н м, скорость вращения —

800 об./мин. Для стационарного режима работы определите мощность, потребляемую двигателем, мощность на валу, величину работы двигателя за 1 ч.

13. Величину силы, которая необходима для сжатия пружины, можно рассчитать по формуле

где к — коэффициент упругости; F₀ — сила, действующая в начальный момент. Определите работу, которую нужно совершить, чтобы сжать пружину на 1 см, если коэффициент упругости равен 250 Н/см.

• 14. Лифт поднимает кабину с пассажирами со скоростью 2 м/с. Какой должна быть мощность электродвигателя, если общая масса кабины и пассажиров составляет 500 кг.
• 15. Поршень диаметром 0,2 м перемещается в цилиндре со скоростью 5 м/с под действием давления 0,4 бар. Какая мощность потребляется в процессе сжатия? С какой скоростью изменяется объем под поршнем?
• 16. Попробуйте оценить работу, которую нужно совершить для того, чтобы надуть воздушный шарик.
• 17. Используя материал данной главы, попробуйте объяснить, как устроен термос и как можно улучшить его эксплуатационные характеристики.
• 18. Опишите способ передачи энергии от Солнца к Земле.
• 19. Кирпичная стена толщиной 30 см, высотой 3 м и длиной 5 м разделяет теплое и холодное помещения. Температура стены с одной стороны — минус 5 °C, а с другой — плюс 20 °C. Определите величину теплового потока через стену, если коэффициент теплопроводности кирпича равен 0,7 ВтДм К).
• 20. В кастрюле из алюминия, стоящей на плите, кипит вода. Тепловой поток от плиты к кастрюле равен 500 Вт. Коэффициент теплопроводности алюминия 235 Вт/ (м-К), температура внутренней поверхности дна кастрюли — 105 °C. Чему равна температура наружной поверхности дна кастрюли, если толщина дна 5 мм?
• 21. Горячий воздух с температурой 90 °C продувается над плоской поверхностью длиной 3 м и шириной 1 м. Температура поверхности 40 °C. Определите величину теплового потока, если коэффициент теплоотдачи равен 60 Вт/(м² К).
• 22. Солнечная батарея позволяет преобразовать в электроэнергию около 15% солнечной энергии, которая на нес падает. Оцените мощность солнечной батареи размером 6 м², если величина теплового потока, падающего вертикально на 1 м² поверхности Земли, составляет 950 Вт.
• 23. Эскалатор в торговом центре рассчитан на одновременный подъем 25 чел. средней массой 75 кг со скоростью 0,75 м/с под углом 45°. Оцените минимальную мощность электродвигателя, который приводит в действие эскалатор.