Question

Найти КПД наклонной плоскости длиной L и высотой H,если коэффициент трения равен μ.

Answer 1

По определению КПД равен n = Aполез / Aзатр

• нам полезно изменить потенциальную энергию тела, которое мы поднимаем по наклонной плоскости. у подножия плоскости высота равна нулю, тогда Aполез = mgH

• работа затраченная определяется работой силы тяги, посредством которой мы поднимаем груз на наклонную плоскость: Азатр = Атяг

Атяг = Fтяг S

пусть поднятие осуществляется равномерно и прямолинейно, тогда геометрическая сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю

на тело действуют:

• сила тяжести
• сила тяги
• сила трения
• сила нормальной реакции опоры

направим ось вдоль плоскости вверх, в проекции на нее получим

Fтяг - Fтр - mgsinα = 0,

Fтяг = u mgcosα + mgsinα = mg (u cosα + sinα).

тогда работа силы тяги равна Атяг = mgL (u cosα + sinα).

соответственно, КПД равен n = (mgH)/(mgL (u cosα + sinα),

n = H/(L(u cosα + sinα)), где

sinα = H/L,
cosα = √(1-sin²α).

при желании, можно вывести формулу без синуса и косинуса, но это лишнее