Давайте разберём задачу пошагово и подробно.
Дано:
- Масса груза m = 100 кг
- Высота подъёма h = 0,02 м
- Сила, приложенная к рычагу F = 600 Н
- Длина плеча рычага, к которому приложена сила, d₁ (не указана явно, но можем найти через перемещение точки приложения силы) — в условии говорится, что точка приложения силы опустилась на 0,2 м
- Груз поднят на 0,02 м (высота подъёма груза)
Шаг 1: Определить работу, совершённую силой и работой, затраченной на подъём груза
Работа силы (затратили на перемещение точки приложения силы):
Работа силы = F × перемещение точки приложения силы по направлению её действия
= 600 Н × 0,2 м
= 120 Дж
Работа, совершённая для подъёма груза:
Масса груза m = 100 кг, и чтобы его поднять на высоту h = 0,02 м, необходима потенциальная энергия:
[
A_{груза} = m \times g \times h
]
где (g = 9,8,м/с^2).
Подставим значения:
[
A_{груза} = 100 \times 9,8 \times 0,02 = 100 \times 0,196 = 19,6,Дж
]
Шаг 2: Вычислить КПД рычага
КПД (коэффициент полезного действия) — это отношение полезной работы к затраченной:
[
\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \times 100%
]
Здесь:
- полезная работа — это энергия, затраченная на подъём груза, т.е. 19,6 Дж
- затраченная работа — это работа силы, приложенной к рычагу, т.е. 120 Дж
Подставим числа:
[
\eta = \frac{19,6}{120} \times 100% \approx 16.33%
]
Ответ:
КПД рычага составляет примерно 16,3%.