Как правильно определить, какая работа является полезной, а какая - затратной, на примере задачи о ковше экскаватора, который поднял 500 т земли на высоту 2 м с мощностью мотора 14.7 кВт? Как научиться решать подобные задания и понимать алгоритм их решения?

Физика 11 класс Работа и энергия полезная работа затратная работа экскаватор задача по физике поднятие груза мощность мотора алгоритм решения задач физика 11 класс Новый

Чтобы правильно определить, какая работа является полезной, а какая - затратной, давайте разберем задачу с экскаватором, который поднял 500 т земли на высоту 2 м с мощностью мотора 14.7 кВт.

Шаг 1: Определение полезной работы

Полезная работа - это та работа, которая приводит к желаемому результату. В нашем случае полезная работа заключается в поднятии 500 т земли на высоту 2 м. Для расчета полезной работы используем формулу:

• W = m * g * h

где:

• W - работа (в джоулях),
• m - масса поднимаемого груза (в килограммах),
• g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²),
• h - высота подъема (в метрах).

Теперь подставим известные значения:

• m = 500 т = 500000 кг,
• g = 9.81 м/с²,
• h = 2 м.

Подставляем в формулу:

• W = 500000 * 9.81 * 2 = 9810000 Дж.

Таким образом, полезная работа, выполненная экскаватором, составляет 9810000 Дж (или 9.81 МДж).

Шаг 2: Определение затратной работы

Затратная работа - это работа, которая выполняется двигателем экскаватора. Чтобы найти ее, используем формулу для мощности:

• P = W / t

где:

• P - мощность (в ваттах),
• W - работа (в джоулях),
• t - время (в секундах).

Переписываем формулу для нахождения работы:

• W = P * t.

Сначала найдем время, необходимое для выполнения полезной работы. Мы знаем мощность мотора:

• P = 14.7 кВт = 14700 Вт.

Теперь можем выразить время:

• t = W / P = 9810000 / 14700 ≈ 667.35 с.

Таким образом, затраты работы экскаватора составляют:

• W_затратная = P * t = 14700 * 667.35 ≈ 9810000 Дж.

Шаг 3: Анализ полезной и затратной работы

В данном примере полезная работа и затратная работа совпадают, что означает, что весь расход энергии идет на выполнение полезной работы. Однако в реальных условиях затраты могут быть выше из-за различных факторов, таких как трение, сопротивление и другие потери.

Как научиться решать подобные задания:

1. Понимать физические понятия работы, мощности и энергии.
2. Знать основные формулы и уметь их применять.
3. Практиковаться на примерах, начиная с простых и постепенно усложняя задачи.
4. Анализировать каждый шаг, чтобы понять, что именно вы рассчитываете.
5. Обращать внимание на единицы измерения и их преобразование.

Следуя этим шагам, вы сможете уверенно решать задачи, подобные этой, и понимать, как различать полезную и затратную работу.