КПД рычага η – это отношение полезной работы Aпол к затраченной Aзат:
η = Aпол / Aзат, отсюда
Aзат = Aпол / η.
Полезная работа Aпол – эта работа против силы тяжести, идущая на поднятие груза массой m на высоту h:
Aпол = m*g*h.
Тогда затраченная работа:
Aзат = m*g*h / η
Aзат = 100 кг * 10 Н/кг * 0,05 м / 0,9.
Обращу внимание, что я высоту перевёл из сантиметров в метры, а КПД записал не в процентах (90 %), а в долях (0,9).
Aзат ≈ 55,6 Дж.
При желании ускорение свободного падения можно взять не 10 Н/кг, а 9,81 Н/кг для более точного значения. Получится 54,5 Дж.
Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости, ускорения свободного падения , объема погружаемого тела
Fa=q*g*V
при одинаковых массах объем алюминия больше объема свинца, следовательно выталкивающая сила (сила Архимеда) будет больше выталкивать из воды алюминий чем свинец
И весы перевесятся в сторону свинца
При погружении в воду выталкивающая сила будет больше , чем при погружении в спирт. Потому что плотность воды больше чем у спирта.
Но чаши весов все же будут не равны и перевешены в сторону свинца.
Задача на уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа). Плотность - это масса делённая на объём. Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода.
Чтобы найти объём нужно массу разделить на плотность. Чтобы найти массу детали нужно вес разделить на g . m = 28 H / 10 мс2 = 2.8 кг. Плотность свинца = примерно 11300 кг/м3 . V = 2.8 кг / 11300 кг/м3 = 0,00025 м3
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
Сначала нагреваем лёд до температуры плавления:
Q₁ = c₁ * m₁ * Δt
c₁ - удельная теплоёмкость льда (2060 Дж / кг * С )
m₁ - масса ( 4 кг )
Δt - разности температур ( 0 С ( температура плавления ) - ( - 20 С ) = 0 + 20 = 20 С )
Q₁ = 2060 * 4 * 20 = 164800 Дж
Теперь плавим:
Q₂ = λ * m
λ - удельная теплота плавления льда ( 340000 Дж / кг )
m = 4 кг
Q₂ = 340000 * 4 = 1360000 Дж
Полученную водичку доводим до кипения:
Q₃ = c₂ * m * Δt
c₂ - удельная теплоёмкость воды ( 4200 Дж / кг * С )
m = 4 кг
Δt - разности температур ( 100 С ( температура кипения ) - 0 С = 100 С )
Q₃ = 4200 * 4 * 100 = 1680000 Дж
Находим общую энергию для всех трёх действий:
Q = 164800 + 1360000 + 1680000 = 3204800 Дж = 3,2048 МДж