Простые Механизмы — Задание Физика 8 Класс №00050657

Здесь работу совершает сама вода: падая, она давит на лопасти и крутит колесо. Затраченная работа — работа силы тяжести падающей воды, полезная — та часть, что дошла до жерновов. А мощность — это работа за секунду, и воду в условии как раз дали «за каждую секунду».

Вес воды, падающей за $1\text{ с}$: $P = mg = 200\cdot 10 = 2000\text{ Н}$. Работа силы тяжести на высоте $3\text{ м}$ за эту секунду:

$$A_{\text{з}} = P\cdot h = 2000\cdot 3 = 6000\text{ Дж}.$$

Из неё колесо передаёт жерновам $75\%$, то есть долю $0{,}75$:

$$A_{\text{п}} = 0{,}75\cdot 6000 = 4500\text{ Дж}.$$

Эта работа совершается за $1\text{ с}$, значит, мощность по формуле $N = \dfrac{A}{t}$:

$$N = \dfrac{4500}{1} = 4500\text{ Вт} = 4{,}5\text{ кВт}.$$

Проверим себя расчётом за целую минуту. За $60\text{ с}$ упадёт $200\cdot 60 = 12\,000\text{ кг}$ воды, сила тяжести совершит $12\,000\cdot 10\cdot 3 = 360\,000\text{ Дж}$, жерновам достанется $0{,}75\cdot 360\,000 = 270\,000\text{ Дж}$. Делим на $60\text{ с}$ — смотри, снова $4500\text{ Вт}$.