Какая постоянная скорость моноколеса, если после полной перезарядки батареи человек массой 100 кг поднимается
Какая постоянная скорость моноколеса, если после полной перезарядки батареи человек массой 100 кг поднимается с постоянной скоростью на моноколесе массой 25 кг в гору высотой h=50 м на l=1 км пути, а средняя мощность двигателя моноколеса равна P=500 Вт? Ответ предоставить с точностью до 0,1 м/с. Ускорение свободного падения g=10 Н/кг.
Yangol 45
Чтобы рассчитать постоянную скорость моноколеса, мы можем воспользоваться принципом сохранения энергии. Его можно описать следующим образом:Полная механическая энергия тела, движущегося по наклонной плоскости, остается постоянной, если на него не действуют внешние силы трения или сопротивления воздуха.
Изначально моноколесо находится в состоянии покоя, поэтому его кинетическая энергия равна нулю. Полная механическая энергия состоит из потенциальной энергии (из-за поднятия) и кинетической энергии (из-за движения вперед).
Пусть
Масса человека:
Масса моноколеса:
Высота подъема:
Путь:
Ускорение свободного падения:
Средняя мощность двигателя моноколеса:
Мы можем начать с расчета полной механической энергии в начале и в конце движения:
В начале:
Полная механическая энергия (Начало) = Потенциальная энергия (Начало) + Кинетическая энергия (Начало)
= m_1gh_1 + 0
= 100*10*50 + 0
= 50000 Дж.
В конце:
Полная механическая энергия (Конец) = Потенциальная энергия (Конец) + Кинетическая энергия (Конец)
= 0 +
Поскольку полная механическая энергия остается постоянной, мы можем приравнять начальное и конечное значения:
50000 =
Решаем это уравнение относительно
50000 =
100000 = 125v^2,
v^2 =
v^2 = 800.
Теперь возьмем квадратный корень:
v =
v = 28,3 м/с.
Следовательно, постоянная скорость моноколеса составляет примерно 28,3 м/с.
Учитывая, что требуется ответ с точностью до 0,1 м/с, округлим его до ближайшего значения:
v ≈ 28,3 м/с.