Какую работу необходимо совершить, чтобы поднять груз весом 0,5 кг на высоту 2 м по наклонной плоскости длиной 8 м, если при этом прикладывается сила 125 Н? Также, во сколько раз работа при подъеме груза по наклонной плоскости отличается от работы, необходимой для его вертикального подъема? Каков коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости?

Физика 7 класс Работа и энергия работа подъем груза наклонная плоскость вес 0,5 кг высота 2 м сила 125 Н КПД вертикальный подъем физика 7 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, давайте поэтапно разберем каждый из вопросов.

1. Работа, необходимая для подъема груза по наклонной плоскости.

Работа (A) определяется по формуле:

A = F * d * cos(α),

где:

• F - сила, приложенная к грузу (125 Н),
• d - длина наклонной плоскости (8 м),
• α - угол между направлением силы и направлением перемещения.

В данном случае, поскольку сила направлена вдоль наклонной плоскости, угол α равен 0 градусов, а cos(0) = 1. Таким образом, работа будет:

A = 125 Н * 8 м * 1 = 1000 Дж.

2. Работа, необходимая для вертикального подъема груза.

Для вертикального подъема работа также определяется по формуле:

A_вертикальная = m * g * h,

где:

• m - масса груза (0,5 кг),
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²),
• h - высота подъема (2 м).

Подставим значения:

A_вертикальная = 0,5 кг * 9,8 м/с² * 2 м = 9,8 Дж.

3. Во сколько раз работа по наклонной плоскости отличается от вертикального подъема.

Теперь найдем, во сколько раз работа по наклонной плоскости больше, чем работа при вертикальном подъеме:

Отношение работ:

Отношение = A / A_вертикальная = 1000 Дж / 9,8 Дж ≈ 102,04.

4. Коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости.

КПД (η) можно вычислить по формуле:

η = (A_выходная / A_входная) * 100%,

где:

• A_выходная - работа, которую мы получили (вертикальный подъем),
• A_входная - работа, затраченная на подъем по наклонной плоскости.

Подставим значения:

η = (9,8 Дж / 1000 Дж) * 100% ≈ 0,98%.

Итак, итоговые ответы:

• Работа, необходимая для подъема по наклонной плоскости: 1000 Дж.
• Работа по наклонной плоскости отличается от вертикального подъема примерно в 102 раза.
• Коэффициент полезного действия наклонной плоскости составляет примерно 0,98%.