Пётр 1 в 1717 г. приказал установить насос для подачи воды в водонапорный бак фонтана в Летнем саду, расположенный на высоте 12 м. Найдите мощность насоса, если за 1 мин он подавал 1 $м^{3}$ воды.
Дано:
h = 12 м;
V = 1 $м^{3}$;
t = 1 мин;
$ρ_{в} = 1000 кг/м^{3}$.
Найти:
N − ?
СИ:
t = 60 с.
Решение:
F = mg;
m = ρV;
А = Fh = mgh = ρVgh;
$N=\frac{A}{t} = \frac{ρVgh}{t}$;
g ≈10 Н/кг;
$N=\frac{1000 * 1 * 10 * 12 }{60} = 2000 $ Вт = 2 кВт.
Ответ: 2 кВт.
Для решения задачи нам нужно рассмотреть физические понятия, связанные с работой и мощностью насоса.
Вес − это сила, с которой земля притягивает тело, и он рассчитывается как произведение массы тела (m) на ускорение свободного падения (g, приближенно 9,8 м/с² на Земле).
Формула для работы:
$$
A = m \cdot g \cdot h
$$
Плотность и объем:
Массу воды можно найти, зная ее объем (V) и плотность (ρ). Плотность воды приближенно равна 1000 кг/м³. Масса будет определяться как:
$$
m = \rho \cdot V
$$
Мощность:
Мощность (P) − это работа, выполненная за единицу времени (t). Она измеряется в ваттах (1 Вт = 1 Дж/с). Формула для мощности:
$$
P = \frac{A}{t}
$$
Процесс подъема воды насосом:
Зная, что за 1 минуту (60 секунд) насос поднимает 1 м³ воды на высоту 12 м, мы можем подставить эти данные в формулы. Для начала находим массу воды: 1 м³ воды имеет массу:
$$
m = 1000 \, \text{кг}
$$
Затем рассчитываем работу по подъему этой воды:
$$
A = m \cdot g \cdot h = 1000 \, \text{кг} \cdot 9,8 \, \text{м/с}^2 \cdot 12 \, \text{м}
$$
Далее находим мощность, используя время в секундах (60 секунд):
$$
P = \frac{A}{t}
$$
Теперь у вас есть все необходимые теоретические знания и формулы, чтобы решить задачу.
Пожауйста, оцените решение