Надо исходить из условия равновесия поршня. Изначально поршень покоился поэтому на поршень дейтсвовало три силы: сила атмосферного давления(p0*S), сила тяжести(m*g), сила давления газа снизу(p1*S). Так как поршень в равновесии то p1*S=p0*S+mg ; p1=p0+mg/s;
Потом когда лифт начал двигаться вниз, то вес поршня уменьшился и стал m(g-a), поэтому новое условие равновесия p2*S=p0*S+m(g-a); p2=p0+m(g-a)/S. Кстати поэтому поршень вверх сместился, потому что стал давить с меньшей силой
Так просят не учитывать изменение температуры, то процесс был изотермический под поршнем, значит применимо уравнение Бойля-Мариотта.
p1*V1=p2*V2; где V1=h0*S, V2=(h0+dh)*S
Дальше все подставляем
(p0+mg/s)*h0*S=(p0+m(g-a)/s)*h1*S (h1=h0+dh=21.5 cm= 0.215 m)
po*h0+mg*h0/s=p0*h1+m(g-a)*h1/s
mgh0/s-m(g-a)*h1/s=p0*h1-p0*h0
m/s(gh0-gh1+ah1)=p0*(h0-h1)
s=m*(gh0-gh1+ah1)/(p0*dh) = 5*(10*0.2-10*0.215+2*0.215)/(10^5*0.015)=7/7500 m^2=28/3cm^2=9.3 см^2
Закон Джоуля-Ленца: Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Q=Q1+Q2
Q1=cm(t2-t1)=4200*6*(100-0)=2520000Дж
Q2=rm= 2.3*10^6*6=13.8*10^6Дж
Q=2520000+13.8*10^6=16320000Дж
Масса молекулы золота равна молярной массе, деленной на число Авогадро,
=0,197/6.022/10**23=3.27*10**(-25), еще надо вычесть массу электронов, но
этим можно пренебречь, т. e. масса атома золота 3.27*10**(-25) кг.
Дано:
Vo = 10 м/с
_______
h - ?
Приравняем энергии (по закону сохранения механической энергии:
m*g*h = m*Vo²/2
h = V²/(2*g) = 10²/(2*10) = 100/20 = 5 м
Ответ: h = 5 м
