Объяснение: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ПРИ ПОДЪЁМЕ ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ
Цель работы: Убедиться на опыте в том, что полезная работа, выполненная с механизма (наклонной плоскости), меньше полной.
Приборы и материалы: Доска, динамометр, измерительная лента или линейка, брусок, штатив с муфтой и лапкой (рис. 206)
Указания к работе:
1. Повторите по учебнику § 65 «Коэффициент полезного действия механизма».
2. Определите с динамометра вес бруска.
3. Закрепите доску в лапке штатива в наклонном положении.
4. Положите брусок на доску, прикрепив к нему динамометр.
5. Перемещайте брусок с постоянной скоростью вверх по наклонной доске.
6. Измерьте с линейки путь s, который проделал брусок, и высоту наклонной плоскости h.
7. Измерьте силу тяги F.
8. Вычислите полезную работу по формуле Ап = Ph, а затраченную — по формуле А3 = Fs.
9. Определите КПД наклонной плоскости:
Недавно такую решали в классе
При выполнении данной работы необходимо вспомнить «золотое правило» механики. А именно, работа по равномерному перемещению тела по наклонной плоскости без трения на высоту h равна работе, совершенной при подъеме тела на высоту h по вертикали. При подъеме по вертикали на высоту h, как мы уже знаем, полезная работа равна: Ап = mgh. При подъеме по плоскости работа равна: Аз = Fl, где F- сила с которой груз поднимается равномерно, l — пройденный телом путь, Аз — затраченная работа. В идеальном случае, когда нет силы трения, затраченная работа равна полезной работе. Но, так как таких условий создать нельзя, и сила трения всегда возникает, то полезная работа всегда меньше затраченной. Найдем коэффициент полезного действия наклонной плоскости, выразив его в процентах:
Ƞ = КПД • 100% = Aп/Aз • 100%
Расчетная часть:
Ап = 0,3 • 2 = 0,6 Н
Аз = 0,9 • 1,2= 1,08 Дж
Ƞ = Ап/Аз • 100% = 0,6/1,08 • 100% = 83%
1) 3
2) Т = 1/ν; ν = N/t => T = 1/(N/t) = t/N = 8/187 = 0,042 c
3) a = υ²/R; υ = (67/3,6) м/с; а = (67/3,6)²/13 = 26,6 = 27 м/с²
4) а = υ²/R; υ' = υ/7,5 => a' = (υ/7,5)²/R = υ²/(7,5²*R) = (υ²/R)/7,5² = a/7,5² = a/56,25 - уменьшится в 56,25 раз
5) R = 19 см = 0,19 м; υ = ω*R => ω = υ/R = 13/0,19 = 68,42 рад/с
6) t_o = 8 мин = 480 с; υ_ср = S_o/t_o; S_o = L*N = 2*π*R*N; υ_cp = 2*π*R*N/t_o = 2*3,14*53*8/480 = 5,55 м/с
7) ν = 1/Т = 1/(2π/ω) = ω/(2π); ω = υ/R; υ = √(a*R) => ω = √(a*R)/R = √a/√R => ν = (√a/√R)/(2π) = √a/(√R*2π) = √(8,1*g)/(√R*2π) = √81/(√1,3*2*3,14) = 1,26 c^-1