Давайте рассмотрим задачу шаг за шагом и найдём индекс эффективности (КПД) наклонной плоскости.
Дано:
- Масса мешка ( m = 80, \text{кг} )
- Высота подъёма ( h = 1,5, \text{м} )
- Длина наклонной плоскости ( L = 3, \text{м} )
- Прилагаемая сила ( F = 500, \text{Н} )
- Гравитационная постоянная ( g ≈ 9,8, \text{м/с}^2 )
Шаг 1: Рассчитаем полезную работу (работу, необходимую для подъёма мешка)
Работа против сил тяжести — это изменение потенциальной энергии:
[
A_{\text{полез}} = m g h
]
Подставляем значения:
[
A_{\text{полез}} = 80 \times 9,8 \times 1,5 = 80 \times 14,7 = 1176, \text{Дж}
]
Шаг 2: Рассчитаем работу, совершённую силой при перемещении мешка
Работа, совершаемая силой (F):
[
A_{\text{затрат}} = F \times s
]
Где ( s ) — перемещение по наклонной плоскости, равное длине плоскости ( L ):
[
A_{\text{затрат}} = 500 \times 3 = 1500, \text{Дж}
]
Это работа, затраченная на подъём мешка с помощью силы ( F ).
Шаг 3: Определим КПД наклонной плоскости
КПД определяется как отношение полезной работы к затраченной:
[
\text{КПД} = \frac{A_{\text{полез}}}{A_{\text{затрат}}} \times 100%
]
Подставляем значения:
[
\text{КПД} = \frac{1176}{1500} \times 100% \approx 78.4%
]
Ответ:
КПД наклонной плоскости примерно 78,4%.
Если есть вопросы по шагам или нужна дополнительная помощь — обращайтесь!