Какой будет коэффициент полезного действия (КПД) у подъемного механизма, если груз массой 20 кг поднимают один раз с помощью недвижимого блока, а другой раз - с помощью подвижного блока, при этом масса каждого блока составляет 5 кг?

Физика 8 класс КПД (коэффициент полезного действия) машин коэффициент полезного действия КПД подъемный механизм груз масса 20 кг недвижимый блок подвижный блок масса блока 5 кг Новый

Чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) подъемного механизма, необходимо сначала определить работу, совершенную при подъеме груза, и работу, затраченную на преодоление силы тяжести.

КПД определяется по формуле:

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

Давайте рассмотрим оба случая: подъем с помощью недвижимого блока и подъем с помощью подвижного блока.

1. Подъем с помощью недвижимого блока

• Масса груза (m): 20 кг
• Сила тяжести (F): F = m * g, где g = 9.8 м/с² (ускорение свободного падения).
• Следовательно, F = 20 кг * 9.8 м/с² = 196 Н.
• Работа, совершенная при подъеме (A): A = F * h, где h – высота подъема. Предположим, что h = 1 м.
• Тогда A = 196 Н * 1 м = 196 Дж.

Теперь нужно рассчитать затраченную работу. При использовании недвижимого блока работа, затраченная на преодоление силы тяжести, равна той же самой работе, так как подъем осуществляется вертикально:

• Затраченная работа (A_зат): A_зат = 196 Дж.

Теперь можем рассчитать КПД:

КПД = (196 Дж / 196 Дж) * 100% = 100%

2. Подъем с помощью подвижного блока

• Масса груза (m): 20 кг
• Сила тяжести (F): F = 20 кг * 9.8 м/с² = 196 Н.
• При использовании подвижного блока: Подъем груза требует в два раза меньшей силы, так как подвижный блок делит нагрузку пополам.
• Таким образом, эффективная сила, которую нужно преодолеть, составляет 196 Н / 2 = 98 Н.
• Работа, совершенная при подъеме (A): A = F * h = 196 Н * 1 м = 196 Дж.

Затраченная работа будет равна:

• Затраченная работа (A_зат): A_зат = 98 Н * 2 м = 196 Дж.

Теперь можем рассчитать КПД:

КПД = (196 Дж / 196 Дж) * 100% = 100%

Вывод

В обоих случаях коэффициент полезного действия (КПД) составил 100%. Это теоретический расчет, в реальных условиях КПД будет меньше из-за потерь на трение и других факторов.