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 9 класс Рычаги и механизмы рычаг сила КПД медный кубик длина ребра высота точка приложения силы физика Новый

Для решения задачи нам нужно рассмотреть несколько этапов:

1. Найти массу медного кубика.
2. Определить вес кубика.
3. Рассчитать работу, которую нужно совершить для подъема кубика.
4. Использовать КПД рычага для определения силы, которую нужно приложить.

1. Нахождение массы медного кубика:

Для начала найдем объем кубика. Объем V кубика рассчитывается по формуле:

V = a^3,

где a - длина ребра кубика.

В нашем случае a = 2 см = 0.02 м. Подставим значение:

V = (0.02 м)^3 = 0.000008 м³.

Теперь найдем массу кубика. Для этого используем плотность меди, которая составляет примерно 8900 кг/м³. Масса m рассчитывается по формуле:

m = V * ρ,

где ρ - плотность материала.

Подставим значения:

m = 0.000008 м³ * 8900 кг/м³ = 0.0712 кг.

2. Определение веса кубика:

Вес W кубика можно найти по формуле:

W = m * g,

где g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).

Подставим массу:

W = 0.0712 кг * 9.81 м/с² ≈ 0.698 Н.

3. Работа, которую нужно совершить для подъема кубика:

Работа A рассчитывается по формуле:

A = W * h,

где h - высота подъема (в нашем случае 15 см = 0.15 м).

Подставим значения:

A = 0.698 Н * 0.15 м ≈ 0.1047 Дж.

4. Использование КПД для определения силы:

КПД (коэффициент полезного действия) равен 80%, что означает, что только 80% работы, которую мы делаем, используется для подъема кубика. Это можно выразить следующим образом:

η = A полезная / A затраченная.

Отсюда можем выразить затраченную работу:

A затраченная = A полезная / η.

Подставим значения:

A затраченная = 0.1047 Дж / 0.8 ≈ 0.130875 Дж.

Теперь, зная, что работа равна силе, умноженной на расстояние, на которое действует эта сила (в данном случае 32 см = 0.32 м), можем найти силу F:

A = F * d,

где d - расстояние (0.32 м).

Следовательно, F = A / d.

Подставим значения:

F = 0.130875 Дж / 0.32 м ≈ 0.409 Н.

Ответ: Чтобы поднять медный кубик, нужно приложить силу примерно 0.409 Н.