На сколько градусов нагреется алюминиевый диск массой m = 5 кг за время
Условие
В велотренажерах для регулировки физической нагрузки тренирующихся на них спортсменов в настоящее время часто используются электродинамические тормозящие устройства, позволяющие плавно регулировать усилия, необходимые для вращения педалей с определенной скоростью. Вращение от педалей передается на массивный токопроводящий диск, находящийся между двумя сильными неподвижными магнитами, расстояние от которых до диска можно регулировать. Взаимодействие возникающих в диске индукционных токов с магнитами тормозит вращение диска, а, следовательно, и педалей, заставляя прикладывать к ним регулируемые по величине силы.Пусть спортсмен крутит педали, находящиеся на расстоянии R = 20 см от их оси вращения, с частотой ν = 15 оборотов в минуту, прикладывая к каждой из педалей в направлении ее движения постоянную по модулю вращающую силу F = 50 Н. На сколько градусов нагреется алюминиевый диск массой m = 5 кг за время t = 30 минут работы в таком режиме? Считайте, что вся работа спортсмена расходуется только на равномерный разогрев диска. Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: выражения для мощности силы, работы, для связи линейной и угловой скорости движения точки по окружности, угловой скорости и частоты, а также для количества теплоты, необходимой для нагревания тела известной массы и удельной теплоемкости на известное число градусов)¹; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин ((за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов)²; III) представлены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 2 | Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты.И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказаннымкритериям выставления оценок в 1 или 2 балла. | 0 | Максимальный балл | 2 | ¹В качестве исходных принимаются формулы, указанные в кодификаторе проверяемых требований к результатам освоения основных образовательных программ среднего общего образования и элементов содержания для проведения единого государственного экзамена по физике.² Стандартными считаются обозначения величин, принятые в кодификаторе проверяемых требований к результатам освоения основных образовательных программ среднего общего образования и элементов содержания для проведения единого государственного экзамена по физике.
Ответ
Ответ и полный разбор откроются после входа
Посмотреть ответРешение по шагам
Как рассуждать
Найдем вначале мощность P, развиваемую спортсменом во время тренировки на велотренажере. Поскольку сила F прикладывается в направлении движения каждой из двух педалей по окружности радиусом R с линейной скоростью где угловая скорость связана с частотой ν вращения педалей соотношением то:
Осталось ещё 4 шага
Шаг 2
Шаг 3
Шаг 4
Шаг 5
Бесплатно · займёт минуту