2.4.37. Поднимаясь равномерно, как всегда, из окна Малыша к себе на крышу, Карлсон в тот день, когда его угостили вареньем, затратил на подъем на $4~\text{с}$ больше, чем обычно. Какова масса съеденного им варенья, если мощность мотора всегда равна $75~\text{Вт}$, а высота подъема равна $10~\text{м}$?
Решение
Вот уравнение сил для случая системы «без варенья»:
$$F_1=Mg,\tag{1}$$
где $F_1$ есть сила, развиваемая мотором «без варенья», $Mg$ есть сила тяжести, действующая на систему «без варенья».
Аналогично для случая «с вареньем»:
$$F_2=Mg+mg,\tag{2}$$
где $F_2$ есть сила, развиваемая мотором «с вареньем», $mg$ есть сила тяжести, действующая только на варенье.
С учетом определения мощности запишем также формулу для работы силы мотора для случая «без варенья»:
$$Pt_1=F_1h,\tag{3}$$
где $P$есть мощность мотора, $t_1$ есть время подъема «без варенья», $h$ есть высота подъема.
И так же для случая «с вареньем»:
$$P(t_1+\Delta t)=F_2h,\tag{4}$$
где $\Delta t$ есть задержка по времени при подъеме «с вареньем».
Подставив $(1)$ в $(3)$ и $(2)$ в $(4)$, получаем систему: $$\left\{\begin{aligned}&Pt_1=Mgh,\\ &P(t_1+\Delta t)=Mgh+mgh. \end{aligned} \right.$$
После вычитания второго уравнения системы из первого и дальнейших упрощений получаем равенство: