Question

С помощью неподвижного блока, мальчик массой 50 кг может поднять груз максимальным весом 400 Н. Найдите КПД блока.

Answer 1

КПД блока: η = F / m·g η = 400 / 50·9,8 ≈ 0,82 или (82 %)

Answer 2

КПД (коэффициент полезного действия) блока вычисляется как отношение полезной работы к затраченной работе. В данном случае, мальчик поднимает груз с помощью блока, и полезной работой будет считаться работа, совершенная над грузом, а затраченной работой — работа, которую выполняет мальчик на поднятие этого груза.

Мы знаем, что максимальный вес груза, который мальчик может поднять с помощью блока, составляет 400 Н (Ньютон). Ньютон — это единица измерения силы.

Работа (W) силы F, перемещающей объект на расстояние d, вычисляется по формуле: W = F * d

В данном случае, расстояние (d) не уточняется, поэтому для расчета КПД можно считать, что мальчик поднимает груз на некоторую высоту h (подъем груза), и работа поднятия груза будет равна:

W_подъем = 400 Н * h

Теперь нам нужно определить затраченную работу мальчика на поднятие этого груза.

Затраченная работа мальчика (W_затраты) определяется как работа, которую он выполняет против гравитации, поднимая себя вместе с грузом:

W_затраты = m * g * h

где m = 50 кг - масса мальчика g ≈ 9,8 м/с² - ускорение свободного падения на поверхности Земли h - подъем груза (высота, на которую он был поднят)

Теперь мы можем найти КПД блока:

КПД = (полезная работа) / (затраченная работа)

КПД = W_подъем / W_затраты

Подставим значения:

КПД = (400 Н * h) / (50 кг * 9,8 м/с² * h)

КПД = (400 Н) / (50 кг * 9,8 м/с²)

КПД ≈ 0,816

Таким образом, КПД блока составляет приблизительно 0,816 или 81,6%. Это означает, что около 81,6% работы, затрачиваемой мальчиком, используется для полезного действия по поднятию груза, а остальное тратится на преодоление силы тяжести и других потерь.