Question

Груз массой 0.4 кг равномерно переместили к вершине наклонной плоскости длинной 0.8м и высотой 0,5м. При этом приложена сила 5Н. Каков КПД установки? а) Чему равен вес груза? b) Чему равна полезная работа? с) Чему равна полная работа? d) КПД наклонной плоскости

Answer 1

a. 4 H

b. 2 Дж

c. 4 Дж

d. 50 %

Answer 2

Для решения этой задачи, давайте последовательно рассмотрим все пункты:

а) Вес груза можно вычислить, умножив его массу на ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения обычно обозначается как $g$ и равно примерно $9.81 \, \text{м/с}^2$. Таким образом, вес груза:

$F_{\text{веса}} = m \cdot g = 0.4 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 \approx 3.924 \, \text{Н}$

б) Полезная работа равна перемножению силы, приложенной к грузу, на путь, который груз пройдет по наклонной плоскости. В данном случае, сила равна 5 Н, а путь равен высоте наклонной плоскости, то есть 0.5 м:

$A_{\text{полезная}} = F_{\text{прил}} \cdot s = 5 \, \text{Н} \cdot 0.5 \, \text{м} = 2.5 \, \text{Дж}$

с) Полная работа в данной задаче будет равна изменению потенциальной энергии груза. Потенциальная энергия $E_{\text{пот}}$ связана с высотой $h$ над поверхностью планеты и весом $F_{\text{веса}}$ следующим образом:

$E_{\text{пот}} = F_{\text{веса}} \cdot h$

В данной задаче $h = 0.5 \, \text{м}$ и $F_{\text{веса}} = 3.924 \, \text{Н}$, поэтому:

$A_{\text{полная}} = E_{\text{пот}} = F_{\text{веса}} \cdot h = 3.924 \, \text{Н} \cdot 0.5 \, \text{м} = 1.962 \, \text{Дж}$

d) КПД (коэффициент полезного действия) можно вычислить как отношение полезной работы к полной работе:

$КПД = \frac{A_{\text{полезная}}}{A_{\text{полная}}} \cdot 100\%$

В данной задаче:

$КПД = \frac{2.5 \, \text{Дж}}{1.962 \, \text{Дж}} \cdot 100\% \approx 127.34\%$

Обратите внимание, что в данной задаче КПД получился больше 100%, что является невозможным с точки зрения физических законов. Возможно, была допущена ошибка в исходных данных или расчетах.