ГДЗ по физике, 7 класс, Белага, номер 50.9: Коэффициент полезного действия

Эталон килограмма имеет массу ровно 1 кг. Это стандартная единица измерения массы в системе СИ.

Следовательно, сила тяжести, с которой эталон давит на стол, равна:

Исторический международный прототип килограмма (и его копии) представляет собой цилиндр из платино-иридиевого сплава. Его высота примерно равна диаметру основания. Согласно справочным данным, диаметр основания составляет около 39 мм, или 0,039 м.

Рассчитаем площадь основания S цилиндра по формуле площади круга:

Подставим значения (d=0,039 м):

Теперь вычислим экспериментальное давление P_эксп:

Округлим до целых: P_эксп ≈8200 Па.

В школьных задачах под «теоретическим» давлением иногда подразумевается расчет для куба с ребром 10 см (0,1 м), так как это удобная геометрическая фигура, ассоциирующаяся с метрической системой, хотя реальный эталон не является кубом. Однако, если речь идет о строгом теоретическом значении для реального эталона, оно совпадает с экспериментальным, так как геометрия известна точно. Но часто в учебниках 7 класса задача может предполагать сравнение с условной моделью. Если предположить, что эталон — это куб со стороной a, объем которого равен объему цилиндра, или же просто рассмотреть стандартную задачу на давление твердого тела, где площадь дана или должна быть оценена иначе. Давайте рассмотрим более вероятный контекст школьной программы: возможно, имеется в виду давление, которое оказывал бы кубик массой 1 кг со стороной 10 см (так как 1 дм³ воды весит 1 кг, и ученики могут путать форму). Но эталон — это металл. Если же мы говорим о точном физическом смысле, то P_теор рассчитывается по той же формуле, но с использованием более точных констант или значений. Возьмем g=9,81 Н/кг и точный диаметр d=39,17 мм (из спецификации). d=0,03917 м, r=0,019585 м. S=π·(0,019585)²≈0,001202 м². F=1·9,81=9,81 Н. P_теор =9,81/0,001202≈8161 Па. Разница между 8207 и 8161 Па невелика и обусловлена округлением g и размеров. Для школьного уровня можно принять, что P_эксп и P_теор близки. Однако, если в задаче подразумевается сравнение с давлением, например, столба жидкости или другой модели, нужно уточнение. Без дополнительных данных будем считать, что требуется рассчитать давление реального объекта двумя способами: грубым (экспериментальная оценка размеров) и точным (теоретическая формула с точными данными). Проведем расчет для «теоретического» случая, если бы эталон был кубом с объемом, равным объему цилиндра. Объем цилиндра V=S·h. Высота h≈d≈0,039 м. V≈0,001194·0,039≈4,66·10^-5 м³. Если бы это был куб, сторона a=3V≈34,66·10^-5≈0,036 м. Площадь грани куба S_куб =a²≈0,0013 м². P_куб =9,8/0,0013≈7538 Па. Однако наиболее корректный ответ для темы КПД и давления в 7 классе обычно требует знания конкретных параметров эталона. Так как параметры не даны в условии явно, мы используем общедоступные физические данные. Итоговые значения: P_эксп ≈8200 Па (при g=9,8 и d=39 мм) P_теор ≈8160 Па (при g=9,81 и d=39,17 мм) Так как разница мала, в рамках школьной задачи их часто считают равными или требуют просто одного расчета. Предоставим результат для стандартного приближения.