Груз массой 50 кг поднимают по наклонной плоскости силой 50 Н, направленной вдоль наклонной плоскости, длина которой 5 м, а высота 40 см. Груз движется равномерно. 1. Каков КПД при подъёме груза по наклонной плоскости? 2*. Чему равна сила трения при подъёме груза?
от

1 Ответ

дано:  
m = 50 кг (масса груза)  
F = 50 Н (сила, поднимающая груз)  
l = 5 м (длина наклонной плоскости)  
h = 0.4 м (высота подъема)  
g = 9.81 м/с² (ускорение свободного падения)  

найти:  
1. КПД при подъёме груза по наклонной плоскости,  
2. силу трения при подъёме груза.  

решение:  
1. Находим работу, совершенную силой F при подъеме:

A_внешняя = F * l = 50 Н * 5 м = 250 Дж.

Теперь находим полезную работу, которая равна изменению потенциальной энергии груза:

A_полезная = m * g * h = 50 кг * 9.81 м/с² * 0.4 м = 196.2 Дж.

КПД (η) определяется как отношение полезной работы к внешней работе:

η = (A_полезная / A_внешняя) * 100% = (196.2 Дж / 250 Дж) * 100% = 78.48%.

2. Так как груз движется равномерно, то сумма всех сил в направлении движения равна нулю.

Тогда сила трения F_t может быть найдена из уравнения:

F - F_t - m * g * sin(α) = 0,

где α - угол наклона наклонной плоскости.

Сначала найдем синус угла наклона:

sin(α) = h / l = 0.4 м / 5 м = 0.08.

Теперь можно найти вес груза вдоль наклонной плоскости:

F_груз = m * g * sin(α) = 50 кг * 9.81 м/с² * 0.08 = 39.24 Н.

Теперь подставим в уравнение для силы трения:

50 Н - F_t - 39.24 Н = 0,
F_t = 50 Н - 39.24 Н = 10.76 Н.

ответ:  
1. КПД при подъёме груза по наклонной плоскости равен 78.48%.  
2. Сила трения при подъёме груза равна 10.76 Н.
от