Номер 3, страница 35 - гдз по физике 8 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

III. Тепловые двигатели. Смотрим и думаем - номер 3, страница 35.

Условие.

3. На рисунке представлена схема работы паровой турбины. Будет ли она работать? Объясните свой ответ.

Решение.

Нет, паровая турбина, представленная на схеме, работать не будет.

Основной принцип работы любой турбины заключается в создании вращающего момента, который заставляет ее ротор (в данном случае диск на валу) вращаться. Вращающий момент создается силой, приложенной на некотором расстоянии от оси вращения.

На рисунке струя пара из сопла направлена на плоскую боковую поверхность диска. Сила, с которой пар давит на диск, будет направлена перпендикулярно этой поверхности, то есть практически параллельно оси вращения (валу) или радиально к центру. В таком случае линия действия силы проходит через ось вращения.

Вращающий момент $\tau$ рассчитывается по формуле $\tau = F \cdot l$, где $\text{F}$ — приложенная сила, а $\text{l}$ — плечо силы (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы). Поскольку в данной схеме линия действия силы проходит через ось вращения, плечо силы равно нулю ($l=0$). Соответственно, и вращающий момент будет равен нулю ($\tau = 0$), и диск не начнет вращаться. Он будет испытывать только боковое давление, которое не приводит к вращению.

Для того чтобы турбина работала, на ее диске должны быть закреплены лопатки специальной формы, а струя пара должна быть направлена на эти лопатки по касательной (тангенциально) к окружности диска. Только в этом случае сила давления пара создаст необходимый вращающий момент.

Ответ: Нет, турбина, изображенная на схеме, работать не будет, так как способ подачи пара на гладкий диск не создает вращающего момента, необходимого для приведения диска во вращение.