Question

При помощи подвижного блока поднимают на четвертый этаж строящегося дома ящик с гвоздями весом 600 Н, действуя на трос с силой 400 Н. Определите КПД установки

Answer 1

Используя подвижный блок получаем проигрыш в расстоянии, но выигрыш в силе в два раза. Значит полезная сила равна 600/2=300Н.
Отсюда находим КПД=300/400=0,75=75%

Answer 2

Для определения КПД установки необходимо сначала найти работу, которую совершает установка при подъеме ящика с гвоздями на четвертый этаж. Работа определяется как произведение силы, приложенной к тросу, на перемещение ящика по вертикальной оси.

Работа = сила * путь

Сначала определим путь, на который поднимается ящик. Пусть высота этажа равна h, тогда путь, на который поднимается ящик, будет равен 4h.

Теперь найдем работу:

Работа = 400 Н * 4h = 1600h

Теперь определим полезную работу, которая совершается при подъеме ящика. Полезная работа равна работе, совершенной установкой, минус работе, совершенной против сил трения и других потерь:

Полезная работа = Работа - работа против сил трения и других потерь

Так как в условии не указаны силы трения и другие потери, предположим, что они отсутствуют, и полезная работа равна работе, которую совершает установка:

Полезная работа = 1600h

Теперь найдем полную работу, которую установка совершает при подъеме ящика. Полная работа равна работе, которую совершает установка, плюс работа, которая тратится на преодоление сил трения и других потерь:

Полная работа = Работа + работа против сил трения и других потерь

Так как мы предположили, что силы трения и другие потери отсутствуют, полная работа равна полезной работе:

Полная работа = 1600h

Теперь можем определить КПД установки, который определяется как отношение полезной работы к полной работе:

КПД = (Полезная работа / Полная работа) * 100%

КПД = (1600h / 1600h) * 100% = 100%

Таким образом, КПД установки равен 100%, что означает, что установка эффективно использует энергию для подъема ящика на четвертый этаж.