Дано:
Сила, приложенная к грузу (F) = 20 Н
Длина наклонной плоскости (L) = 1.6 м
Высота наклонной плоскости (h) = -50 см = -0.5 м (поскольку направление высоты будет вниз)
Найти: КПД наклонной плоскости
Решение:
Сначала найдем работу силы, которую нужно приложить для подъема груза на высоту h.
Работа силы (A) равна произведению силы на перемещение в направлении этой силы:
A = F * h
Подставим известные значения:
A = 20 Н * (-0.5 м) = -10 Дж
Теперь найдем работу силы тяжести для подъема груза на ту же высоту h.
Работа силы тяжести также равна произведению силы на перемещение в направлении этой силы, но в данном случае перемещение происходит в направлении, противоположном силе тяжести, так что работа будет положительной.
Работа силы тяжести (W) равна изменению потенциальной энергии:
W = m * g * h
Где m - масса груза, а g - ускорение свободного падения.
Переведем высоту h в положительное значение, так как мы используем абсолютное значение высоты:
h = |h| = 0.5 м
Подставим известные значения:
W = 0.4 кг * 9.8 м/с^2 * 0.5 м = 1.96 Дж
Теперь найдем КПД наклонной плоскости, который равен отношению полезной работы к затраченной работе:
Эффективность (η) = |A| / |W|
Подставим найденные значения:
η = |-10 Дж| / |1.96 Дж|
Вычислим:
η = 10 Дж / 1.96 Дж ≈ 5.1
Ответ: КПД наклонной плоскости примерно равен 5.1.