Школьник, перемещая равномерно по наклонной доске груз массой 1 кг, приложил силу 5,4 Н. Каково значение КПД конструкции, если длина доски 1 м и высота над горизонтальным уровнем…

Давайте подробно разберём эту задачу.

Дано:

• Масса груза, \( m = 1\, \text{кг} \)
• Приложенная сила, \( F = 5,4\, \text{Н} \)
• Длина доски, \( l = 1\, \text{м} \)
• Высота доски, \( h = 0,2\, \text{м} \)
• Ускорение свободного падения, \( g = 10\, \text{м/с}^2 \)

1. Определим работу, затраченную на перемещение груза силой \( F \):

Работа силы — это \( A = F \times s \), где \( s = 1\, \text{м} \) — путь по доске.

\[ A_{\text{прикладываемая}} = 5,4\, \text{Н} \times 1\, \text{м} = 5,4\, \text{Дж} \]

2. Найдём потенциальную энергию, которую нужно преодолеть грузу, чтобы подняться на высоту \( h = 0,2\, \text{м} \):

\[ E_{пот} = m g h = 1\, \text{кг} \times 10\, \text{м/с}^2 \times 0,2\, \text{м} = 2\, \text{Дж} \]

Это — минимальная работа, которую нужно совершить, чтобы поднять груз на заданную высоту (без учёта потерь, идеально).

3. Рассчитаем работу по цепи (подъём на высоту):

Работа, затраченная на преодоление силой \( F \), — это сумма работ по преодолению потенциальной энергии и потерь на сопротивление (например, фрикцию).

Коэффициент полезного действия (\(\eta\)) — это отношение полезной работы к общей затраченной, то есть:

\[ \eta = \frac{E_{пот}}{A_{\text{затраченная}}} \]

Нам нужно найти КПД:

\[ \text{КПД} = \frac{\text{полезная работа}}{\textголовная работа}} \times 100\% \]

Из расчёта:
Поскольку потребовалась работа — 5,4 Дж, а реально — потрачена работа равна \( 5,4\, \text{Дж} \).

Полезная работа — это энергия поднятия груза: 2 Дж.

Следовательно,

\[ \eta = \frac{2\, \text{Дж}}{5,4\, \text{Дж}} \approx 0,3704 \]

Переведем в проценты:

\[ \eta \times 100\% \approx 37\% \]

Окончательный ответ:

КПД конструкции ≈ 37% (округлено до целого числа: 37).

Если потребуется более точное объяснение или есть дополнительные вопросы, — обращайтесь!