Question

Під час проведення домашнього експерименту з похилою площиною, Назар рівномірно перемістив вантаж масою 500 г до вершини похилої площини довжиною 1 м і висотою 25 см. При цьому переміщенні сила, спрямована паралельно лінії нахилу площини, дорівнювала 5 Н. Який результат отримав учень при обчисленні ККД установки?

Answer 1

Ответ:

Для обчислення коефіцієнта корисної дії (ККД) установки можна використовувати наступну формулу:

ККД = (Використовуєма корисна робота) / (Витрати роботи)

У даному випадку, вантаж переміщувався вздовж похілої площини, і сила, спрямована паралельно лінії нахилу площини, дорівнювала 5 Н.

Для обчислення корисної роботи в даному випадку, можна використати наступну формулу:

Корисна робота = Сила * Відстань

Сила дорівнює 5 Н, а відстань - довжина похілої площини, яка дорівнює 1 м.

Корисна робота = 5 Н * 1 м = 5 Дж (джоулів).

Тепер ми повинні врахувати витрати роботи, які складаються з роботи проти сил тертя та роботи проти сили ваги вантажу.

Оскільки вантаж має масу 500 г (0,5 кг) і піднімається на висоту 25 см (0,25 м), то робота проти сили ваги дорівнює:

Робота = Маса * Гравітаційне прискорення * Висота

Робота = 0,5 кг * 9,8 м/с² * 0,25 м = 1,225 Дж

Тепер можемо обчислити ККД:

ККД = (Використовуєма корисна робота) / (Витрати роботи) = 5 Дж / 1,225 Дж ≈ 4,08

Отже, результат обчислення ККД установки дорівнює приблизно 4,08.

Answer 2

Щоб обчислити коефіцієнт корисної дії (ККД) установки в даному випадку, спершу нам потрібно знати роботу, виконану над вантажем і роботу, витрачену на підняття його на похилу площину.

1. Робота, виконана над вантажем: З речення видно, що сила, спрямована паралельно лінії нахилу площини, дорівнює 5 Ньютонам, і вантаж перемістився на висоту 25 см (0,25 метра). Тоді робота, виконана над вантажем, обчислюється як:

Робота = Сила × Відстань Робота = 5 Н × 0,25 м = 1,25 Дж

2. Робота, витрачена на підняття вантажу на похилу площину: Довжина похилої площини - 1 метр. Щоб вантаж піднявся на висоту 25 см (0,25 метра), потрібно подолати похилу висоту. Таким чином, робота, витрачена на підняття вантажу, обчислюється як:

Робота = Маса × г × Висота

де - Маса вантажу = 500 г = 0,5 кг (переведена в кілограми) - g - прискорення вільного падіння, приблизно 9,81 м/с² (на Землі)

Робота = 0,5 кг × 9,81 м/с² × 0,25 м = 1,225 Дж

Тепер ми маємо обчислені роботи:

Робота, виконана над вантажем = 1,25 Дж Робота, витрачена на підняття вантажу = 1,225 Дж

3. Коефіцієнт корисної дії (ККД) обчислюється як відношення корисної роботи до всієї роботи, яка була витрачена. В даному випадку:

ККД = (Робота, виконана над вантажем) / (Робота, витрачена на підняття вантажу) ККД = 1,25 Дж / 1,225 Дж ≈ 1,02

Отже, ККД установки складає приблизно 1,02 або 102%. ККД більше 1, оскільки більше роботи було виконано над вантажем, ніж було витрачено на підняття його на похилу площину.