На одном конце рычага предохранительного клапана парового котла есть груз массой 12 кг. Длина плеча АО составляет 80
А. 0,72 МПа;
Б. 0,6 МПа;
В. 0,4 МПа;
Г. 0,9 МПа;
Д. 0,8 МПа.
Инструкция: Чтобы решить данную задачу, нам понадобится использовать принцип равновесия рычага. При равновесии рычага, момент силы, создаваемый грузом на одном конце рычага, должен быть равен моменту силы, создаваемой давлением на другом конце рычага.
Момент силы, создаваемой грузом, вычисляется по формуле: момент = сила × расстояние. В данном случае, сила, создаваемая грузом, равна массе груза умноженной на ускорение свободного падения, то есть F = m × g. Расстояние от груза до точки опоры рычага равно 80 см.
Момент силы, создаваемой давлением, вычисляется как произведение давления на площадь сечения клапана. Момент равновесия достигается, когда момент силы, создаваемой грузом, равен моменту давления.
Теперь мы можем подставить известные значения в формулы и найти давление, при котором клапан начнет срабатывать.
Пример использования:
Масса груза (m) = 12 кг
Длина плеча АО (расстояние от груза до точки опоры рычага) = 80 см = 0,8 м
Длина плеча ОВ = 16 см = 0,16 м
Площадь сечения клапана (S) = 10 см² = 0,01 м²
1. Расчет момента силы, создаваемой грузом:
Момент силы = сила × расстояние
F = m × g
F = 12 кг × 9,8 м/с² (ускорение свободного падения)
F = 117,6 Н (Ньютон)
Момент силы = F × расстояние
Момент силы = 117,6 Н × 0,8 м
Момент силы = 94,08 Н·м
2. Расчет момента силы, создаваемой давлением:
Момент силы = давление × площадь сечения
Давление = Момент силы / площадь сечения
Давление = 94,08 Н·м / 0,01 м²
Давление = 9408 Па
Ответ:
Клапан начнет срабатывать при давлении 9408 Па, что соответствует варианту Г.
Совет: Для лучшего понимания равновесия рычага, рекомендуется изучить основы механики и принципы работы рычагов. Также полезно знать основные формулы и единицы измерения, используемые в физике.
Задание для закрепления:
Плечо АО у рычага равно 50 см, плечо ОВ равно 10 см. Масса груза на одном конце рычага составляет 8 кг. Площадь сечения клапана равна 5 см². Какое давление необходимо, чтобы клапан начал срабатывать? (Ответ округлите до ближайшего МПа)