КПД плоскости, блока, рычага

В этой статье научимся определять КПД наклонной плоскости, блоков и рычагов.

КПД неподвижного блока равен отношению полезной работы к затраченной, высоту подъема можно сократить:

$\eta=\frac{mgh}{Fh}\cdot100\%=\frac{mg}{F}\cdot100\%$

Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза, поэтому для него

$\eta=\frac{mg}{2F}\cdot100\%$

КПД рычага равен, аналогично, отношению полезной работы к затраченной:

$\eta=\frac{Ph_2}{Fh_1}\cdot100\%$

рычаг

КПД наклонной плоскости равен:

$\eta=\frac{mgh}{FS}\cdot100\%$

наклонная плоскость1

И по-прежнему это то же отношение полезной работы к затраченной.

Задача 1. С помощью подвижного блока поднимают груз весом 400 Н на высоту 4 м, действуя на веревку с силой 220 Н. Чему равен КПД блока?

Так как блок по условию подвижный, то дает выигрыш в силе в 2 раза:

$\eta=\frac{mg}{2F}\cdot100\%=\frac{400}{440}\cdot100\%=91\%$

Ответ: 91%.

Задача 2. С помощью рычага груз массой 150 кг подняли на высоту 0,2 м. При этом к длинному плечу была приложена сила 600 Н, под действием которой конец этого плеча опустился на 0,6 м. Найдите КПД рычага.

$\eta=\frac{Ph_2}{Fh_1}\cdot100\%=\frac{mgh_2}{Fh_1}\cdot100\%=\frac{1500\cdot0,2}{600\cdot0,6}\cdot100\%=83\%$

Ответ: 83 %
Задача 3. С помощью рычага, КПД которого 80%, подняли груз массой 120 кг на высоту 40 см. На какое` расстояние опустилось длинное плечо рычага, если к нему была приложена сила 500 Н?

КПД рычага:

$\eta=\frac{Ph_2}{Fh_1}\cdot100\%$

Отсюда

$h_1=\frac{Ph_2}{F \eta }\cdot100\%=\frac{120\cdot10\cdot0,4}{500\cdot0,8 }=1,2$

Ответ: 1,2 м.
Задача 4. Определить КПД наклонной плоскости при подъеме тела, если учащийся с помощью динамометра и линейки получил такие результаты: вес тела 1,4 Н; высота плоскости 0,2 м; длина плоскости 0,56 м; сила, приложенная к телу, 1 Н.

$\eta=\frac{mgh}{FS}\cdot100\%=\frac{1,4\cdot0,2}{1\cdot0,56}\cdot100\%=50$

Ответ: 50%.

Задача 5. Бетонную плиту объемом 0,5 м $^3$ поднимают из воды с помощью подвижного блока. Какую силу необходимо прикладывать, когда плиту поднимают в воде и над поверхностью воды?

Плотность бетона равна $\rho=2200$ кг/м $^3$ .

Найдем массу бетонной плиты: $m=\rho V=2200\cdot0,5=1100$ кг. Вес плиты 11 кН. Поэтому, если блок подвижный, то достаточно развивать силу 5,5 кН, чтобы поднять эту плиту на воздухе с помощью подвижного блока. В воде нам будет помогать сила Архимеда:

$F_A=\rho_0 g V=1000\cdot10\cdot0,5=5000$

Таким образом, в воде вес плиты станет меньше на 5000 Н и станет равен 6000 Н. Поэтому достаточно 3000 Н для подъема плиты в воде при помощи такого блока.

Ответ: 5,5 кН на воздухе, 3 кН в воде.

Задача 6. По наклонной плоскости длиной 5 м и высотой 1,5 м поднимают равномерно груз массой 180 кг. Какую силу нужно приложить к грузу, если КПД плоскости 60%?

КПД наклонной плоскости равен:

$\eta=\frac{mgh}{FS}\cdot100\%$

Откуда

$F=\frac{ mgh }{\eta S}\cdot100\%=\frac{ 180\cdot 10\cdot1,5 }{60\cdot 5}\cdot100\%=6000$

Ответ: 6 кН.

Задача 7. Какую работу необходимо совершить для подъема гранитной плиты объемом 4 м $^3$ на высоту 2 м с помощью механизма с КПД 60%?

Полезная работа равна

$A=mgh=\rho V g h$

КПД механизма равен:

$\eta=\frac{A}{A_p}\cdot100\%$

Полная работа тогда

$A_p=\frac{A}{\eta }\cdot100\%=\frac{\rho V g h }{\eta }\cdot100\%=\frac{2600\cdot4\cdot10\cdot2 }{60 }\cdot100\%=3467$

Ответ: 3467 Дж.

Задача 8. С помощью подвижного блока поднимают груз массой 75 кг на высоту 10 м. КПД равен 60%. Определить полезную работу и силу, необходимую для подъема груза.
КПД подвижного блока:

$\eta=\frac{mg}{2F}\cdot100\%$

Отсюда

$A=mgh=75\cdot10\cdot10=7500$

$F=\frac{mg}{2\eta}\cdot100\%=\frac{750}{2\cdot60}\cdot100\%=625$

Ответ: $A=7500$ Дж, $F=625$ Н.

Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
« Дек
		1	2	3	4	5
6	7	8	9	10	11	12
13	14	15	16	17	18	19
20	21	22	23	24	25	26
27	28	29	30	31

КПД плоскости, блока, рычага

Для вас другие записи этой рубрики:

Добавить комментарий Отменить ответ

Поиск

ПОСЛЕДНИЕ КОММЕНТАРИИ

Рекомендую

Рубрики

Центр обучения Фоксфорд

Облако меток

Подписка

Введите Ваши данные:

Последние записи

Архивы

Центр обучения Фоксфорд

Облако меток

Подписка

Введите Ваши данные:

Последние записи

Архивы

Автор сайта

Авторские права

Календарь