Чтобы решить задачу о массе воды, подаваемой насосом на высоту 20 метров с мощностью 3,7 кВт, применим формулу, связывающую мощность, работу и время.
Шаг 1: Понять основные понятия
Мощность (P) — это количество работы, выполненной за единицу времени. В нашем случае насос поднимает воду на высоту, выполняя работу против силы тяжести.
Работа (A), необходимая для поднятия воды на высоту h, определяется формулой:
[ A = m \cdot g \cdot h ]
где:
- (m) — масса воды (в кг),
- (g) — ускорение свободного падения (примерно (9,81 , м/сек²)),
- (h) — высота (в метрах).
Шаг 2: Выразить время
Работа также связана с мощностью:
[ P = \frac{A}{t} ]
где:
Так как нам нужно знать, сколько массы воды насос подает за минуту, установим (t = 60) секунд.
Шаг 3: Подставим формулы
Подставим выражение для работы в формулу мощности:
[ P = \frac{m \cdot g \cdot h}{t} ]
Перепишем выражение, выделив массу (m):
[ m = \frac{P \cdot t}{g \cdot h} ]
Шаг 4: Подставить известные значения
Теперь подставим известные значения:
- (P = 3,7 , кВт = 3700 , Вт) (так как (1 , кВт = 1000 , Вт)),
- (t = 60 , сек),
- (g = 9,81 , м/сек²),
- (h = 20 , м).
Подставим значения в формулу для массы:
[ m = \frac{3700 , Вт \cdot 60 , сек}{9,81 , м/сек² \cdot 20 , м} ]
Шаг 5: Выполнить расчет
Посчитаем числитель и знаменатель:
Числитель:
[
3700 \cdot 60 = 222000 , (Вт \cdot сек = Дж)
]
Знаменатель:
[
9,81 \cdot 20 = 196,2 , Н
]
Теперь подставим в формулу:
[
m = \frac{222000}{196,2} \approx 1131,8 , кг
]
Ответ
Таким образом, насос подает приблизительно 1131,8 кг воды за минуту на высоту 20 метров.