Эскалатор в метро
На станции глубокого заложения в Московском метрополитене длина эскалатора равна \(L = 100\) м, угол его наклона к горизонту равен \(\alpha = 22{,}5^\circ\), а скорость движения составляет \(v = 1{,}2\) м/с. Какова должна быть минимальная мощность электромотора, приводящего в движение эскалатор, чтобы в «час пик», когда эскалатор плотно заполнен людьми, этот мотор мог справиться с нагрузкой при движении вверх? Считать, что люди в среднем имеют массу \(m = 70\) кг и располагаются в два ряда на среднем расстоянии друг от друга (по горизонтали) \(l = 50\) см, а КПД механической части эскалатора равен \(\eta = 0{,}7\).
▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаПолезная мощность — это вес всех людей на эскалаторе, умноженный на вертикальную составляющую скорости движения; число людей найдите по длине горизонтальной проекции эскалатора.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(N_{\min} = \dfrac{mgLv\sin 2\alpha}{l\eta} \approx 170\) кВт.
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеВсего на эскалаторе в «час пик» помещается число людей \(n = 2\dfrac{L\cos\alpha}{l}\) общей массой \(M = nm\) и весом \(P = nmg\). Эскалатор должен двигать людей с вертикальной скоростью \(u = v\sin\alpha\). Таким образом, полезная механическая мощность эскалатора равна \(N = Pu\), а минимальная мощность электромотора с учётом КПД механической части эскалатора равна \[N_{\min} = \dfrac{N}{\eta} = \dfrac{Pu}{\eta} = \dfrac{nmgv\sin\alpha}{\eta} = \dfrac{2Lmgv\cos\alpha\sin\alpha}{l\eta} = \dfrac{mgLv\sin 2\alpha}{l\eta} \approx\] \[\approx \dfrac{70\text{ кг}\cdot 10\,\frac{\text{м}}{\text{с}^2}\cdot 100\text{ м}\cdot 1{,}2\,\frac{\text{м}}{\text{с}}\cdot 0{,}7}{0{,}5\text{ м}\cdot 0{,}7} \approx 170\text{ кВт}.\]
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Работа при растяжении пружины СПбГУ 2017/18, отборочный этап, 10 кл.
- Багор и работа силы Ведомственная 2017/18, отборочный этап, 9 кл.
- Подъём цемента на пятый этаж «Шаг в будущее» 2019/20, отборочный этап, 8 кл.
- Два опыта с пружиной «Шаг в будущее» 2021/22, отборочный этап, 8 кл.
- Работа силы по графику «Бельчонок» 2021/22, отборочный этап, 10 кл.
- Работа силы трения при опускании тела «Бельчонок» 2021/22, отборочный этап, 9 кл.