9. Задачи с прикладным содержанием: Логарифмические уравнения и неравенства
В телевизоре ёмкость высоковольтного конденсатора $C=2 \cdot 10^{-6}\space Ф.$ Параллельно с конденсатором подключён резистор с сопротивлением $R=5\cdot 10^6\space Ом.$ Во время работы телевизора напряжение на конденсаторе $U_0=16 \space кВ.$ После выключения телевизора напряжение на конденсаторе убывает до значения $U$ (кВ) за время, определяемое выражением: $$t=\alpha RC \log_2 \frac{U_0}{U}$$ где $\alpha = 0.7$ — постоянная. Определите напряжение на конденсаторе, если после выключения телевизора прошло $21 \space с.$ Ответ дайте в киловольтах.
Из формулы выразим логарифм: $$\log_2 \frac{U_0}{U}=\frac{t}{\alpha RC}$$
Подставим все известные значения переменных и найдем напряжение: $$\log_2 \frac{16}{U}=\frac{21}{0.7 \cdot 5\cdot 10^6 \cdot 2 \cdot 10^{-6}}$$ $$\log_2 \frac{16}{U}=3$$ $$U=2$$
20
В телевизоре ёмкость высоковольтного конденсатора $C=5 \cdot 10^{-6}\space Ф.$ Параллельно с конденсатором подключён резистор с сопротивлением $R=6\cdot 10^6\space Ом.$ Во время работы телевизора напряжение на конденсаторе $U_0=24 \space кВ.$ После выключения телевизора напряжение на конденсаторе убывает до значения $U$ (кВ) за время, определяемое выражением: $$t=\alpha RC \log_2 \frac{U_0}{U}$$ где $\alpha = 0.7$ — постоянная. Определите напряжение на конденсаторе, если после выключения телевизора прошло $42 \space с.$ Ответ дайте в киловольтах.
Из формулы выразим логарифм: $$\log_2 \frac{U_0}{U}=\frac{t}{\alpha RC}$$
Подставим все известные значения переменных и найдем напряжение: $$\log_2 \frac{24}{U}=\frac{42}{0.7 \cdot 6\cdot 10^6 \cdot 5 \cdot 10^{-6}}$$ $$\log_2 \frac{24}{U}=2$$ $$U=6$$
20
В телевизоре ёмкость высоковольтного конденсатора $C=5 \cdot 10^{-6}\space Ф.$ Параллельно с конденсатором подключён резистор с сопротивлением $R=8\cdot 10^6\space Ом.$ Во время работы телевизора напряжение на конденсаторе $U_0=24 \space кВ.$ После выключения телевизора напряжение на конденсаторе убывает до значения $U$ (кВ) за время, определяемое выражением: $$t=\alpha RC \log_2 \frac{U_0}{U}$$ где $\alpha = 0.7$ — постоянная. Определите напряжение на конденсаторе, если после выключения телевизора прошло $56 \space с.$ Ответ дайте в киловольтах.
Из формулы выразим логарифм: $$\log_2 \frac{U_0}{U}=\frac{t}{\alpha RC}$$
Подставим все известные значения переменных и найдем напряжение: $$\log_2 \frac{24}{U}=\frac{56}{0.7 \cdot 5\cdot 10^6 \cdot 8 \cdot 10^{-6}}$$ $$\log_2 \frac{24}{U}=2$$ $$U=6$$
20
Водолазный колокол, содержащий в начальный момент времени $v=3$ моля воздуха объемом $V_1=8 \space л,$ медленно опускают на дно водоема. При этом происходит изотермическое сжатие воздуха до конечного объема $V_2.$ Работа, совершаемая водой при сжатии воздуха, определяется выражением: $$A=\alpha vT \log_2 \frac{V_1}{V_2}$$ где $\alpha=5.75 \space \frac{Дж}{моль \cdot K}$ — постоянная, а $T=300 \space K$ — температура воздуха. Найдите, какой объем $V_2$ станет занимать воздух, если при сжатии воздуха была совершена работа в $10 \space 350 \space Дж.$
Выразим логарифм из формулы и, подставив известные значения переменных, произведем расчеты: $$\log_2 \frac{V_1}{V_2} = \frac{A}{\alpha vT}$$
$$\log_2 \frac{8}{V_2} = \frac{10 \space 350}{5.75 \cdot 3 \cdot 300}$$ $$\log_2 \frac{8}{V_2} = 2$$ $$V_2 =2$$
20
Водолазный колокол, содержащий в начальный момент времени $v=3$ моля воздуха объемом $V_1=24 \space л,$ медленно опускают на дно водоема. При этом происходит изотермическое сжатие воздуха до конечного объема $V_2.$ Работа, совершаемая водой при сжатии воздуха, определяется выражением: $$A=\alpha vT \log_2 \frac{V_1}{V_2}$$ где $\alpha=5.75 \space \frac{Дж}{моль \cdot K}$ — постоянная, а $T=300 \space K$ — температура воздуха. Найдите, какой объем $V_2$ станет занимать воздух, если при сжатии воздуха была совершена работа в $15 \space 525 \space Дж.$
Выразим логарифм из формулы и, подставив известные значения переменных, произведем расчеты: $$\log_2 \frac{V_1}{V_2} = \frac{A}{\alpha vT}$$
$$\log_2 \frac{24}{V_2} = \frac{15 \space 525}{5.75 \cdot 3 \cdot 300}$$ $$\log_2 \frac{24}{V_2} = 3$$ $$V_2 =3$$
20
Водолазный колокол, содержащий в начальный момент времени $v=2$ моля воздуха объемом $V_1=48 \space л,$ медленно опускают на дно водоема. При этом происходит изотермическое сжатие воздуха до конечного объема $V_2.$ Работа, совершаемая водой при сжатии воздуха, определяется выражением: $$A=\alpha vT \log_2 \frac{V_1}{V_2}$$ где $\alpha=5.75 \space \frac{Дж}{моль \cdot K}$ — постоянная, а $T=300 \space K$ — температура воздуха. Найдите, какой объем $V_2$ станет занимать воздух, если при сжатии воздуха была совершена работа в $10\space 350\space Дж.$
Выразим логарифм из формулы и, подставив известные значения переменных, произведем расчеты: $$\log_2 \frac{V_1}{V_2} = \frac{A}{\alpha vT}$$
$$\log_2 \frac{48}{V_2} = \frac{10 \space 350}{5.75 \cdot 2 \cdot 300}$$ $$\log_2 \frac{48}{V_2} = 3$$ $$V_2 =6$$
20