Давайте подробно разберем задачу и вычислим коэффициент полезного действия (КПД) установки.
Дано:
- Масса груза, ( m = 3,6 , \text{кг} )
- Длина наклонной плоскости, ( l = 2,4 , \text{м} )
- Высота наклонной плоскости, ( h = 0,6 , \text{м} )
- Сила, приложенная к грузу, ( F_{прил} = 15 , \text{Н} )
Шаг 1: Найдём работу, затраченную на подъём груза силой, приложенной к нему
Работа, затраченная силой на перемещение груза на высоту ( h ):
[
A_{затраченная} = F_{прил} \times s
]
где ( s ) — перемещение вдоль наклонной плоскости (длина наклона).
Поскольку груз перемещается по наклонной длиной ( l ):
[
A_{затраченная} = 15 \times 2{,}4 = 36 , \text{Дж}
]
Шаг 2: Найдём полезную работу, осуществляемую на подъём груза
Полезная работа — это работа, необходимая для поднятия груза на высоту ( h ):
[
A_{полезная} = m g h
]
где ( g \approx 9.8 , \text{м/с}^2 )
Подставим значения:
[
A_{полезная} = 3,6 \times 9.8 \times 0,6
]
Рассчитаем:
[
A_{полезная} = 3,6 \times 9.8 \times 0,6 = 3,6 \times 5.88 \approx 21.17 , \text{Дж}
]
Шаг 3: Вычислим КПД установки
КПД (( \eta )) определяется как отношение полезной работы к затраченной:
[
\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \times 100%
]
Подставляем полученные значения:
[
\eta = \frac{21.17}{36} \times 100% \approx 58.8%
]
Итог
Коэффициент полезного действия установки составляет примерно 58.8%.