Номер 2, страница 328 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Авторы: Касьянов В. А.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый самолет и молнии изображены
ISBN: 978-5-09-103621-3
Популярные ГДЗ в 10 классе
Задачи. Параграф 70. Механические свойства твёрдых тел. 12. Твёрдое тело. Молекулярная физика - номер 2, страница 328.
№2 (с. 328)
Условие. №2 (с. 328)
скриншот условия

2. Какой минимальный диаметр должен иметь стальной трос подъёмного крана, если максимальная масса поднимаемого груза 5 т? Предел прочности стальной проволоки с учётом пятикратного запаса прочности равен $1,1 \cdot 10^8$ Па.
Решение. №2 (с. 328)
Дано:
Максимальная масса груза $m = 5$ т
Предел прочности стали $\sigma_{пр} = 1,1 \cdot 10^8$ Па
Коэффициент запаса прочности $k = 5$
Ускорение свободного падения $g \approx 9,8$ м/с$^2$
Перевод в систему СИ:
$m = 5 \text{ т} = 5 \cdot 10^3 \text{ кг}$
Найти:
$d_{min}$ - минимальный диаметр троса.
Решение:
1. Найдём силу натяжения троса, которая равна весу максимального груза:
$F = m \cdot g = 5 \cdot 10^3 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ м/с}^2 = 49000 \text{ Н}.$
2. Рассчитаем допускаемое напряжение $[\sigma]$ для материала троса. Оно равно пределу прочности, делённому на коэффициент запаса прочности, который обеспечивает безопасную эксплуатацию:
$[\sigma] = \frac{\sigma_{пр}}{k} = \frac{1,1 \cdot 10^8 \text{ Па}}{5} = 0,22 \cdot 10^8 \text{ Па} = 2,2 \cdot 10^7 \text{ Па}.$
3. Механическое напряжение $\sigma$ в тросе определяется как отношение силы $F$ к площади поперечного сечения троса $S$. Для обеспечения прочности это напряжение не должно превышать допускаемое:
$\sigma = \frac{F}{S} \le [\sigma].$
4. Чтобы найти минимальный диаметр, необходимо найти минимальную площадь поперечного сечения $S_{min}$, при которой условие прочности ещё выполняется. Это соответствует случаю равенства:
$\frac{F}{S_{min}} = [\sigma].$
Отсюда выразим минимальную площадь:
$S_{min} = \frac{F}{[\sigma]} = \frac{49000 \text{ Н}}{2,2 \cdot 10^7 \text{ Па}} \approx 2,227 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2.$
5. Площадь поперечного сечения круглого троса выражается через его диаметр $d$ по формуле:
$S = \frac{\pi d^2}{4}.$
6. Выразим из этой формулы минимально допустимый диаметр троса $d_{min}$:
$d_{min} = \sqrt{\frac{4 S_{min}}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \cdot 2,227 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2}{3,14159}} \approx \sqrt{2,835 \cdot 10^{-3} \text{ м}^2} \approx 0,05325 \text{ м}.$
7. Переведём полученное значение в миллиметры для удобства:
$d_{min} \approx 0,05325 \text{ м} \cdot 1000 \frac{\text{мм}}{\text{м}} \approx 53,3 \text{ мм}.$
Ответ: минимальный диаметр стального троса должен быть равен $53,3$ мм.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 2 расположенного на странице 328 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №2 (с. 328), автора: Касьянов (Валерий Алексеевич), ФГОС (старый) углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.