Question

На коротком плече рычага подвешен груз массой 80 кг. Для его подъема к длинному плечу приложили силу 250 Н. Груз подняли на высоту 4 см, при этом точка приложения движущей силы опустилась на высоту 80 см. Найдите КПД рычага.

Answer 1

Ответ: η≈0,16=16 %.

Объяснение:

Пусть F=250 Н - сила, приложенная к длинному плечу рычага, H1=80 см=0,8 м - высота, на которую опустилась точка приложения данной силы, H2=4 см=0,04 м - высота подъёма груза. В результате приложения силы F была произведена работа A=F*H1=250*0,8=200 Дж, при этом потенциальная энергия груза E изменилась на величину ΔE=m*g*H2, где m=80 кг - масса груза, g≈10 м/с² - ускорение свободного падения. Отсюда ΔE≈80*10*0,04=32 Дж и тогда КПД рычага η=ΔE/A≈32/200=0,16=16 %.  

Answer 2

КПД (коэффициент полезного действия) рычага можно вычислить, используя следующую формулу:

КПД = (работа полезная) / (работа затраченная) * 100%

Работа полезная - это работа, совершенная грузом при подъеме. Работа затраченная - это работа, совершенная приложенной силой для поднятия груза.

Работа полезная = сила полезная * путь полезный Работа затраченная = сила затраченная * путь затраченный

В данном случае: Масса груза (m) = 80 кг Сила полезная (Fп) = 250 Н Путь полезный (sп) = 0.04 м (поскольку груз поднят на высоту 4 см) Путь затраченный (sз) = 0.8 м (поскольку точка приложения движущей силы опустилась на высоту 80 см)

Теперь можно вычислить работу полезную и работу затраченную:

Работа полезная = Fп * sп Работа затраченная = Fп * sз

КПД = (Работа полезная / Работа затраченная) * 100%

Подставим значения и рассчитаем:

Работа полезная = 250 Н * 0.04 м = 10 Дж Работа затраченная = 250 Н * 0.8 м = 200 Дж

КПД = (10 Дж / 200 Дж) * 100% = 5%

Таким образом, КПД рычага составляет 5%.