Как можно рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) в ситуации, когда кран поднимает груз массой 400 кг на высоту 5 м, и при этом была совершена бесполезная работа 500 Дж?

Физика 11 класс Коэффициент полезного действия (КПД) расчет КПД полезная работа бесполезная работа физика груз высота масса работа Энергия формула КПД Новый

Чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) в данной ситуации, нам нужно выполнить несколько шагов. КПД показывает, какая часть затраченной энергии используется для полезной работы, а какая часть теряется на бесполезные затраты. Формула для расчета КПД выглядит следующим образом:

КПД = (Полезная работа / Затраченная работа) * 100%

Теперь давайте разберемся с данными, которые у нас есть:

• Масса груза (m): 400 кг
• Высота (h): 5 м
• Бесполезная работа (W_б): 500 Дж

1. Сначала найдем полезную работу (W_п). Полезная работа в данном случае равна работе, которую нужно совершить для подъема груза на высоту h. Она рассчитывается по формуле:

W_п = m * g * h

где g - ускорение свободного падения, которое приблизительно равно 9.81 м/с². Подставим значения:

W_п = 400 кг * 9.81 м/с² * 5 м

Теперь произведем вычисления:

W_п = 400 * 9.81 * 5 = 19620 Дж

2. Теперь найдем затраченную работу (W_з). Затраченная работа включает в себя как полезную работу, так и бесполезную работу:

W_з = W_п + W_б

Подставим найденные значения:

W_з = 19620 Дж + 500 Дж = 20120 Дж

3. Теперь можем рассчитать КПД.

КПД = (W_п / W_з) * 100%

Подставим значения:

КПД = (19620 Дж / 20120 Дж) * 100%

Теперь вычислим:

КПД ≈ 97.5%

Таким образом, коэффициент полезного действия в данной ситуации составляет примерно 97.5%. Это означает, что большая часть затраченной работы идет на выполнение полезной задачи (подъем груза), а только небольшая часть теряется на бесполезные затраты.