Снегоуборка
7/10Приемлемая толщина снежного покрова, по которой может проехать спецтранспорт, не должна превышать \(0{,}15\) м. Если толщина покрова больше, то необходимо предварительно расчистить колею шириной \(2{,}5\) м. Существует два возможных способа расчистки пути: плавление снега с помощью теплогенератора, работающего на жидком топливе, и механическая уборка снега путём отбрасывания его в стороны с начальной скоростью не менее \(15\) м/с. Плотность снега \(200\,\text{кг/м}^3\), а его удельная теплота плавления \(\lambda = 3{,}4\cdot 10^{5}\,\text{Дж/кг}\). Во сколько раз отличается минимальная мощность, расходуемая на расчистку пути от снега для движения спецтранспорта при двух описанных способах? Определите минимальные затраты мощности для передвижения спецтранспорта, оснащённого наиболее эффективной из предложенных системой уборки снега, со скоростью \(10\) м/с по дороге с высотой снежного покрова \(0{,}8\) м.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСравните мощность, нужную для плавления снега, с мощностью, нужной для того, чтобы отбросить снег с нужной скоростью. Высота, которую надо убрать, — разность высот покрова и допустимой толщины.
ОтветМеханический способ эффективнее в \(3\cdot 10^{3}\) раз; минимальная мощность \(N \approx 366\) кВт (\(365{,}6\) кВт).
РешениеСчитаем снег при температуре плавления \(0\,^{\circ}\)C. Тепловой способ: \(N_1 = \dfrac{\lambda M}{t}\). Механический способ: \(N_2 = \dfrac{M\,U_{\text{с}}^2}{2t}\), где \(U_{\text{с}}\) — начальная скорость снега. Отношение \[\frac{N_1}{N_2} = \frac{2\lambda}{U_{\text{с}}^2} = \frac{2\cdot 3{,}4\cdot 10^{5}}{225} \approx 3\cdot 10^{3}.\] Механический способ эффективнее примерно в \(3\cdot 10^{3}\) раз. Масса снега, убираемого за время \(t\) при скорости \(V_{\text{т}}\) транспорта: \(M = \rho\,V_{\text{т}}\,t\,H\,S\), где \(H = h_2 - h_1 = 0{,}8 - 0{,}15 = 0{,}65\) м, \(S = 2{,}5\) м. Тогда \[N_2 = \frac{\rho\,V_{\text{т}}\,H\,S\,U_{\text{с}}^2}{2} = \frac{200\cdot 10\cdot 0{,}65\cdot 2{,}5\cdot 225}{2}\ \text{Вт} = 365\,625\ \text{Вт} \approx 365{,}6\ \text{кВт}.\]
Похожие задачи
- Кто долетит до второй сетки Савченко, №2.3.1
- Сила по двум скоростям Савченко, №2.3.2
- Катапульта в шахте Савченко, №2.3.3
- Прыжок со второго этажа Савченко, №2.3.4
- Снаряд в стволе Савченко, №2.3.5
- Брусок через шероховатую полосу Савченко, №2.3.6