Груз, масса которого 1,1 кг, ученик равномерно переместил к вершине наклонной плоскости длиной 1,2 м и высотой 0,2 м. При этом перемещении сила, направленная параллельно линии наклона плоскости, была равна 5,4Н. Какой результат должен получить ученик при вычислении КПД установки? (Принятьg≈10Нкг).
Для вычисления КПД установки нам нужно определить работу силы трения (так как это единственная действующая сила, которая совершает работу) и работу силы, параллельной наклонной плоскости.
Сначала найдем силу трения, действующую на груз: Fтр = m g sin(α), где m = 1,1 кг - масса груза, g = 10 Н/кг - ускорение свободного падения, α - угол наклона плоскости.
Угол наклона плоскости (α) можно найти по формуле: tg(α) = h / l, где h = 0,2 м - высота наклонной плоскости, l = 1,2 м - длина наклонной плоскости.
Для вычисления КПД установки нам нужно определить работу силы трения (так как это единственная действующая сила, которая совершает работу) и работу силы, параллельной наклонной плоскости.
Сначала найдем силу трения, действующую на груз:
Fтр = m g sin(α),
где m = 1,1 кг - масса груза,
g = 10 Н/кг - ускорение свободного падения,
α - угол наклона плоскости.
Угол наклона плоскости (α) можно найти по формуле:
tg(α) = h / l,
где h = 0,2 м - высота наклонной плоскости,
l = 1,2 м - длина наклонной плоскости.
tg(α) = 0,2 / 1,2,
tg(α) ≈ 0,167,
α ≈ arctg(0,167),
α ≈ 9,54 градуса.
Теперь можем найти силу трения:
Fтр = 1,1 10 sin(9,54),
Fтр ≈ 1,1 10 0,167,
Fтр ≈ 1,84 Н.
Работа силы, параллельной наклонной плоскости:
Aпар = Fпар l,
Aпар = 5,4 1,2,
Aпар = 6,48 Дж.
Работа силы трения:
Aтр = Fтр l,
Aтр = 1,84 1,2,
Aтр = 2,208 Дж.
Теперь можем найти КПД установки:
η = (Aпар - Aтр) / Aпар,
η = (6,48 - 2,208) / 6,48,
η ≈ 0,66.
Итак, ученик должен получить результат КПД установки примерно равный 0,66 или 66%.