Давайте решим задачу по шагам.
Дано:
- Высота наклонной плоскости ( h = 6,м )
- Длина наклонной плоскости ( l = 60,м )
- Масса груза ( m = 400,кг )
- Сила, приложенная к грузу ( F_{пр} = 500,Н )
- Ускорение свободного падения ( g = 10,м/с^2 )
Шаг 1: Определим полезную работу (внутреннюю работу) для подъёма груза
Полезная работа — это работа, затраченная на поднятие груза на высоту ( h ):
[
A_{полез} = m \cdot g \cdot h
]
Подставим значения:
[
A_{полез} = 400,кг \times 10,м/с^2 \times 6,м = 400 \times 10 \times 6 = 24,000,Дж
]
Шаг 2: Определим работу, выполненную внешней силой
Работа силы — это сила умноженная на путь (длину наклонной плоскости):
[
A_{затрач} = F_{пр} \times l
]
Подставим значения:
[
A_{затрач} = 500,Н \times 60,м = 30,000,Дж
]
Шаг 3: Рассчитаем КПД наклонной плоскости
КПД (коэффициент полезного действия) выражается как отношение полезной работы к затраченной, умноженное на 100%:
[
\eta = \frac{A_{полез}}{A_{затрач}} \times 100%
]
Подставим полученные значения:
[
\eta = \frac{24,000}{30,000} \times 100% = 0.8 \times 100% = 80%
]
Ответ:
КПД наклонной плоскости равен 80%.