Вопрос о мощности

Допустим, у нас есть водопад, и мы знаем, что 10 кг воды падает с уступа в секунду. Нам также дано, что ускорение свободного падения равно 10 м/с^2, а расстояние до земли равно 5 м. Нас просят рассчитать мощность водопада.

Меня учили так: мы знаем ускорение и расстояние, поэтому мы можем рассчитать время, за которое водопад упадет на землю, используя

г "=" 1 2 а т 2
В этом случае t = 1. Отсюда мы знаем, сколько кг воды выпадает за t секунд. В данном случае 1с*10кг/с = 10кг. Работа равна Fd = 10*10*5 = 500. Эта работа совершается за одну секунду, поэтому мощность = 500 Вт.

Я случайно не согласен с этим. Вода течет непрерывно. Это означает, что при t = 0 воды над уступом практически нет. В t = 1 первые капли воды, прошедшие через уступ, наконец упали на землю. Кроме того, при t = 1 последние капли, состоящие из 10 кг воды, едва преодолели границу. Диаграмма при t = 1 будет выглядеть примерно так:введите описание изображения здесь

Предположим, что капли имеют равномерно распределенную массу (т.е. 5 капель означают, что каждая капля весит 2 кг). Здесь следует отметить, что d меняется для каждой капли. Для самой правой капли d = 5. Но для остальных d < 5. Для сравнения, если бы мы строили диаграмму для случая 500 Вт, то у нас была бы одна большая капля в самом низу и, следовательно, d всегда равно 5. Для мне, интуитивно, я бы подумал, что это будет означать несоответствие в проделанной работе, а следовательно, мощности . В частности, мощность водопада составляет < 500 Вт и, вероятно, тоже с хорошим запасом. Я также считаю, что лучший ответ — это что-то с ограничениями, потому что чем больше капель воды у нас есть, тем точнее наш ответ. Опять же, это всего лишь интуиция.

Верна ли моя интуиция? Если нет, то почему?

Извлекаете ли вы энергию из еще не дошедших до дна капель?
@DJohnM Честно говоря, я не уверен. В этом примере я думал о мощности как о работе/времени.

Ответы (1)

Ну, а если ничего не сказано о том, как извлекать энергию или что есть трение, то нет необходимости использовать кинетическую энергию уже упавшей воды. Так что просто используйте Е п о т "=" м * г * час а затем используйте имеющуюся у вас информацию о массовом расходе для расчета мощности. п "=" Е * т

РЕДАКТИРОВАТЬ: Прокомментируйте свое решение: я не совсем уверен, как интерпретировать предложенное вами решение, но каким-то образом вы хотели рассчитать энергию каждой массы воды, уже упавшей с уступа. Вы могли бы, я думаю, технически сделать это, но вы ошибаетесь, думая, что мощность изменится. Если бы вы извлекли кинетическую энергию из воды при падении. Вы бы затормозили его падение, уменьшив извлекаемую энергию на дне.