Ответьте на вопросы, страница 38 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему крылья велосипеда, предотвращающие забрызгивание велосипедиста, различаются по размеру на переднем и заднем колесе (рис. 44)?

Рис. 44. К вопросу 1. Велосипед казахстанского производства, г. Алматы

2. Почему число оборотов педалей у детского велосипеда должно быть больше, чем у спортивного велосипеда при одинаковой скорости движения?

3. Каким образом осуществляются различные режимы работы стиральной машины?

1. Крылья на переднем и заднем колесах велосипеда имеют разный размер из-за различной траектории полета воды и грязи, срывающихся с колес. Переднее колесо при вращении разбрасывает воду и грязь в основном вперед и вверх. Часть этой грязи по инерции летит навстречу велосипедисту, попадая на ноги и нижнюю часть рамы. Для защиты от этого потока достаточно относительно короткого крыла, которое прикрывает заднюю верхнюю часть колеса. Заднее колесо, наоборот, бросает грязь и воду назад и вверх, прямо на спину и багажник велосипедиста. Чтобы эффективно защитить всю спину от брызг, необходимо длинное крыло, которое закрывает значительную часть окружности колеса, от кареточного узла до самого верха. Таким образом, разный размер крыльев обусловлен необходимостью защитить разные части тела велосипедиста от брызг, летящих в разных направлениях от каждого из колес.

Ответ: Заднее крыло длиннее переднего, потому что оно должно защищать всю спину велосипедиста от брызг, летящих с заднего колеса. Переднее же колесо разбрызгивает воду в основном вперед, и для защиты ног достаточно более короткого крыла.

2. Это явление объясняется различиями в передаточном отношении трансмиссии и диаметре колес у этих двух типов велосипедов.

Дано:

$v_{дет}$ — скорость детского велосипеда
$v_{спорт}$ — скорость спортивного велосипеда
$v_{дет} = v_{спорт} = v$

Найти:

Объяснить, почему $n_{дет} > n_{спорт}$, где $n$ — частота вращения педалей.

Решение:

Скорость велосипеда $v$ связана с угловой скоростью вращения его колеса $\omega_{колеса}$ и радиусом колеса $R$ формулой: $v = \omega_{колеса} \cdot R$.

Угловая скорость колеса, в свою очередь, связана с угловой скоростью вращения педалей $\omega_{педалей}$ через передаточное отношение $i$ цепной передачи: $\omega_{колеса} = \omega_{педалей} \cdot i$. Передаточное отношение $i$ равно отношению числа зубьев на ведущей звездочке $z_1$ к числу зубьев на ведомой звездочке $z_2$: $i = \frac{z_1}{z_2}$.

Объединив формулы, получим выражение для скорости велосипеда: $v = \omega_{педалей} \cdot i \cdot R$.

Частота вращения педалей $n$ (число оборотов в секунду) связана с угловой скоростью как $\omega_{педалей} = 2\pi n$. Подставим это в формулу скорости: $v = 2\pi n \cdot i \cdot R$.

Выразим из этой формулы частоту вращения педалей: $n = \frac{v}{2\pi \cdot i \cdot R}$.

У детского велосипеда, как правило, маленькие колеса (малый радиус $R_{дет}$) и низкое передаточное отношение $i_{дет}$ (часто всего одна скорость). Это сделано для того, чтобы ребенку было легко трогаться с места.

У спортивного велосипеда для движения с высокой скоростью выбирается высокая передача (большое передаточное отношение $i_{спорт}$) и колеса имеют больший радиус $R_{спорт}$.

Следовательно, произведение $i_{дет} \cdot R_{дет}$ для детского велосипеда значительно меньше, чем произведение $i_{спорт} \cdot R_{спорт}$ для спортивного велосипеда на высокой передаче. Из формулы $n = \frac{v}{2\pi \cdot i \cdot R}$ видно, что при одинаковой скорости $v$ частота вращения педалей $n$ обратно пропорциональна произведению $i \cdot R$. Так как у детского велосипеда это произведение меньше, то для поддержания той же скорости ему требуется более высокая частота вращения педалей $n_{дет}$.

Ответ: Чтобы достичь одинаковой скорости со спортивным велосипедом, педали детского велосипеда нужно вращать чаще, потому что за один оборот педалей детский велосипед (из-за меньшего размера колес и низкого передаточного отношения) проезжает меньшее расстояние.

3. Различные режимы работы стиральной машины осуществляются с помощью электронного блока управления (программатора), который управляет исполнительными механизмами машины по заранее заданной программе. Каждый режим представляет собой уникальную комбинацию нескольких параметров. Во-первых, это температура воды: блок управления включает нагревательный элемент (ТЭН) и отключает его по сигналу датчика температуры (например, 90°C для хлопка или 30°C для шерсти). Во-вторых, алгоритм вращения барабана: контроллер управляет скоростью, направлением и паузами вращения, обеспечивая интенсивное воздействие для прочных тканей и плавные покачивания для деликатных. В-третьих, скорость отжима: по окончании полоскания задается скорость от 400 об/мин для деликатных вещей до 1600 об/мин для хлопка. Также регулируются уровень воды и общая продолжительность цикла, включая количество полосканий. Таким образом, выбирая определенный режим, пользователь запускает уникальный алгоритм действий, который электронный блок управления выполняет, комбинируя работу двигателя, нагревателя, насоса и клапанов подачи воды.

Ответ: Различные режимы работы стиральной машины реализуются за счет того, что электронный блок управления по-разному комбинирует и регулирует основные параметры стирки: температуру воды, скорость и характер вращения барабана, скорость отжима и количество используемой воды в соответствии с выбранной программой для конкретного типа ткани.