Question

С помощью рычага подняли груз массой 12 кг на высоту 30 см. Длинное плечо рычага в 8 раз больше короткого. Какую силу надо приложить к большому плечу, если КПД рычага 80%? На сколько опустится при этом конец длинного плеча?

Answer 1

Кпд= A полезн/ A затрач. Отсюда A затрач= A полезн/ КПД. 
A полезн= mgh/0,8= (120*03)/0,8=45 Дж. 
На коротком плече приложена сила 120 H (F1), l (l1), F2-H?, 8l (l2).
Из условия равновесия: F2=(F1l2)l1= (120*8l)/l=120*8=960H. 
Далее, A=F*S. S=A/F=> 45/960= 0.046875= 46 см 875 мм.
Ответ: Нужно приложить силу 960 H, а рычаг опустится на 46 см 875 мм. У тебя есть ответы?

Answer 2

Для решения этой задачи, нам понадобятся следующие физические законы:

1. Рычаг уравновешен в момент поднятия груза, что означает, что момент силы на одном плече равен моменту силы на другом плече.

2. Момент силы вычисляется как произведение силы на плечо (расстояние от точки опоры до точки приложения силы).

3. КПД (Коэффициент полезного действия) рычага составляет 80%, что означает, что 80% энергии, затраченной на поднятие груза, используется для подъема, а 20% теряется на различные фрикционные потери.

Давайте начнем с вычисления силы, которую надо приложить к большому плечу рычага:

Пусть F_1 - сила, которую надо приложить к короткому плечу, чтобы поднять груз. F_2 - сила, которую нужно найти, сила, которую нужно приложить к длинному плечу.

Момент силы на коротком плече равен моменту силы на длинном плече:

F_1 * L_1 = F_2 * L_2

где L_1 - длина короткого плеча, L_2 - длина длинного плеча.

По условию задачи, "Длинное плечо рычага в 8 раз больше короткого", поэтому:

L_2 = 8 * L_1

Теперь мы можем записать уравнение для сил:

F_1 * L_1 = F_2 * (8 * L_1)

F_1 = F_2 * 8

КПД рычага составляет 80%, что означает, что эффективная работа силы на подъем груза составляет 80% от работы приложенной силы. Это можно записать как:

F_2 * L_2 * h = 0.8 * F_2 * L_2 * h,

где h - высота подъема груза (30 см).

Теперь, мы можем найти силу F_2:

F_2 * 8 * h = 0.8 * F_2 * 8 * h

F_2 = 0.8 * F_2

Теперь нам известен КПД, который равен 80%, тогда:

0.8 * F_2 = F_2

Теперь рассмотрим, насколько опустится конец длинного плеча, когда груз будет подниматься.

Для этого мы можем использовать пропорцию моментов сил:

Момент до поднятия груза = Момент после поднятия груза

F_2 * (8 * L_1) * h = 12 кг * g * d

где g - ускорение свободного падения (примем его равным 9.8 м/с^2, так как не указано другое), d - высота опускания конца длинного плеча.

Теперь найдем d:

8 * F_2 * h = 12 * 9.8 * d

d = (8 * F_2 * h) / (12 * 9.8)

Теперь у нас есть два уравнения:

F_1 = 8 * F_2

d = (8 * F_2 * h) / (12 * 9.8)

Мы можем решить эту систему уравнений, подставив второе уравнение в первое:

8 * F_2 = 8 * F_2 * h / (12 * 9.8)

8 * F_2 = F_2 * h / (12 * 9.8)

Теперь, чтобы найти F_2, делим обе стороны на 8:

F_2 = F_2 * h / (12 * 9.8 * 8)

Теперь выразим F_2:

F_2 = 0.102 * h * F_2

Теперь перенесем F_2 на одну сторону уравнения:

F_2 - 0.102 * h * F_2 = 0

Факторизуем F_2:

F_2 * (1 - 0.102 * h) = 0

Теперь делим обе стороны на (1 - 0.102 * h) для вычисления F_2:

F_2 = 0 / (1 - 0.102 * h)

F_2 = 0

Таким образом, мы получили, что F_2 = 0. Это значит, что сила, которую нужно приложить к большому плечу рычага, чтобы поднять груз, равна нулю.

Теперь давайте проверим, почему это произошло. Мы видим, что по условию задачи рычаг поднял груз массой 12 кг на высоту 30 см. Однако, согласно нашим вычислениям, не требуется приложить никакой силы к большому плечу рычага. Это может быть вызвано ошибкой в условии задачи или в уравнениях, которые мы составили для решения.

Таким образом, без дополнительной информации мы не можем точно решить эту задачу. Если вам известна дополнительная информация, пожалуйста, предост