Какую силу нужно приложить к рычагу с КПД 80%, чтобы поднять медный кубик с длиной ребра 2 см на высоту 15 см, если точка приложения силы опустилась на 32 см?

Физика 8 класс Рычаги и механические преимущества рычаг сила КПД медный кубик длина ребра высота точка приложения силы Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать понятие рычага и коэффициент полезного действия (КПД). Давайте разберем шаги, которые помогут нам найти силу, необходимую для поднятия медного кубика.

Шаг 1: Найдем массу кубика.

Медный кубик имеет длину ребра 2 см. Сначала найдем его объем:

• Объем V = a^3, где a - длина ребра кубика.
• V = 2 см * 2 см * 2 см = 8 см³.

Теперь найдем массу кубика, зная, что плотность меди составляет примерно 8.96 г/см³:

• Масса m = V * плотность = 8 см³ * 8.96 г/см³ = 71.68 г.
• Превратим массу в килограммы: 71.68 г = 0.07168 кг.

Шаг 2: Найдем силу тяжести, действующую на кубик.

Сила тяжести (Fт) рассчитывается по формуле:

• Fт = m * g, где g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
• Fт = 0.07168 кг * 9.81 м/с² ≈ 0.703 Н.

Шаг 3: Найдем работу, которую нужно совершить для поднятия кубика.

Работа (A) равна силе, умноженной на высоту (h):

• A = Fт * h = 0.703 Н * 0.15 м = 0.10545 Дж.

Шаг 4: Учитываем КПД рычага.

КПД равен 80%, что означает, что только 80% работы, которую мы делаем, используется на полезную работу. Чтобы найти фактическую работу, которую нужно совершить, делим работу на КПД:

• A' = A / (КПД) = 0.10545 Дж / 0.8 = 0.13056 Дж.

Шаг 5: Найдем силу, которую нужно приложить.

Теперь, зная, что точка приложения силы опустилась на 32 см (0.32 м), мы можем найти силу (F), которую нужно приложить:

• Работа = сила * расстояние, отсюда сила F = A' / d, где d - расстояние, на которое опустилась точка приложения силы.
• F = 0.13056 Дж / 0.32 м ≈ 0.408 Н.

Ответ: Для поднятия медного кубика на высоту 15 см с помощью рычага с КПД 80% нужно приложить силу примерно 0.408 Н.