Question

Бак с песком, масса которого 120 кг, поднимают на третий этаж строящегося дома при помощи подвижного блока, действуя на веревку с силой 0,72 кН. Определите КПД установки. 7 класс

Answer 1

Чтобы поднять бак на высоту h нужно оттянуть конец веревки на 2h.
Значит сила тяги проделала работу:
Aз = 2 F h (затраченная)
Полезная работа Aп равна разности потенциальных энергий в поле тяжести:
Aп = m g h
Кпд = Aп / Aз = m g / (2F) = 5/6 = 0.83(3)
Ответ: 83,3(3)%

Answer 2

Для определения КПД (Коэффициента полезного действия) установки, нужно сначала рассчитать работу, которую производит установка, а затем сравнить её с затраченной работой (энергией).

КПД = (работа, совершенная установкой / затраченная работа) * 100%

Зная, что работа (работа, совершенная установкой) равна силе, умноженной на путь, который пройдёт бак с песком, можно рассчитать её.

Работа = Сила * Путь

Сначала переведём силу в ньютоны (Н), так как в условии дана величина в килоньютонах (кН): 0.72 кН = 0.72 * 1000 Н = 720 Н

Теперь нужно определить путь, который пройдёт бак с песком. Для этого нужно знать высоту этажа здания и количество этажей до третьего этажа.

Поскольку у нас нет информации о высоте одного этажа здания, предположим, что высота одного этажа составляет 3 метра (это приближённое значение типичное для многих зданий).

Количество этажей до третьего: 3 этажа.

Таким образом, общий путь, пройденный баком с песком, равен: 3 этажа * 3 м/этаж = 9 метров.

Теперь рассчитаем работу: Работа = Сила * Путь Работа = 720 Н * 9 м = 6480 Н·м (джоулей)

Теперь рассчитаем затраченную работу (энергию), которая расходуется на подъем бака с песком на третий этаж. Здесь нам понадобится масса бака и ускорение свободного падения.

Масса бака = 120 кг Ускорение свободного падения (g) примем равным 9,8 м/с² (стандартное значение на поверхности Земли).

Затраченная работа = Масса * ускорение свободного падения * Высота подъема

Высота подъема = количество этажей * высота одного этажа Высота подъема = 3 этажа * 3 м/этаж = 9 м

Затраченная работа = 120 кг * 9,8 м/с² * 9 м ≈ 10584 джоулей

Теперь рассчитаем КПД: КПД = (работа, совершенная установкой / затраченная работа) * 100% КПД = (6480 джоулей / 10584 джоулей) * 100% ≈ 61.16%

Ответ: КПД установки при подъеме бака с песком на третий этаж составляет примерно 61.16%.