Какой коэффициент полезного действия (КПД) можно рассчитать, если известны следующие данные: при накачивании воды насосом к рукоятке прилагается сила 15 Н, и за одно движение рукоятки она перемещается на расстояние 40 см, в то время как поршень насоса испытывает сопротивление 50 Н и поднимается на высоту 10 см?

Физика 10 класс Коэффициент полезного действия (КПД) механизмов коэффициент полезного действия КПД физика 10 класс насос сила расстояние поршень сопротивление высота работа Энергия механика расчет КПД Новый

Чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) насоса, нам нужно понять, какова работа, выполняемая насосом, и какова работа, затраченная на накачивание воды.

Сначала определим работу, которую мы выполняем, накачивая насос. Работа (А) равняется произведению силы (F) на расстояние (s), на которое эта сила действует. В данном случае:

• Сила, которую мы прикладываем к рукоятке насоса (F1) равна 15 Н.
• Расстояние, на которое перемещается рукоятка (s1), равно 40 см, что в метрах составляет 0,4 м.

Теперь можем рассчитать работу, выполненную накачиванием:

Аз = F1 * s1 = 15 Н * 0,4 м = 6 Дж

Теперь определим работу, которую выполняет насос, поднимая воду. Здесь также используем ту же формулу: работа равняется силе на расстояние. В этом случае:

• Сила сопротивления, которую испытывает поршень (F2), равна 50 Н.
• Высота, на которую поднимается поршень (s2), составляет 10 см, что в метрах равно 0,1 м.

Теперь можем рассчитать работу, выполненную насосом:

Ап = F2 * s2 = 50 Н * 0,1 м = 5 Дж

Теперь, когда у нас есть обе работы, мы можем рассчитать КПД. Он определяется как отношение полезной работы (Ап) к затраченной работе (Аз):

КПД = Ап / Аз = 5 Дж / 6 Дж = 0,83

Это означает, что КПД насоса составляет 0,83 или 83%. Это показывает, что 83% работы, которую мы затрачиваем, преобразуется в полезную работу по поднятию воды, а остальные 17% теряются, например, на трение и другие потери.