9. Для подъема сейфа массой т = 240 кг в кузов грузового автомобиля на высоту h = 1,5 м используют доску длиной
l= 3,0 м. Сейф перемещают равномерно, прикладывая
параллельно плоскости доски силу, модуль которой F =
1,8 кН. Сделайте схематический рисунок к условию задачи.
Определите КПД этого простого механизма.
1. Давайте начнем с построения схематического рисунка к условию задачи. На рисунке мы увидим сейф, доску и грузовой автомобиль. Сейф будет расположен на доске, а доска будет укреплена на кузове грузового автомобиля. Поскольку сейф перемещается вверх, мы рисуем его на доске над исходным положением. Рисунок должен быть возможно точным и понятным, чтобы помочь нам понять ситуацию.
2. После того, как у нас есть схематический рисунок, давайте рассмотрим некоторые важные физические величины в этой задаче. Нам дана масса сейфа (т), высота подъема (h) и длина доски (l). Мы также знаем силу, с которой сезон поднимается - F.
3. Для решения этой задачи нам понадобится определить работу, сделанную при подъеме сейфа, и работу, потраченную на подъем. Работа, сделанная при подъеме, будет положительной, так как мы тратим энергию, чтобы поднять сейф. Работа, потраченная на подъем, будет отрицательной, так как сила, которую мы прикладываем, направлена вниз.
4. Работу можно вычислить по формуле W = F * s, где W - работа, F - сила, а s - путь, на котором приложена сила. В нашем случае, сила и путь параллельны друг другу, поэтому работу можно записать как W = F * l.
5. Теперь нам нужно вычислить силу F в ньютонах, поскольку она дана в килоньютонах. Для этого мы умножаем F на 1000 (1 килоньютон = 1000 ньютонов). Тогда F = 1,8 кН * 1000 = 1800 Н.
6. Теперь мы можем вычислить работу, сделанную при подъеме. W = F * l = 1800 Н * 3,0 м = 5400 Дж.
7. Далее мы можем вычислить работу, потраченную на подъем. Так как работа потраченная на подъем является отрицательной, мы можем записать его как -W = -5400 Дж.
8. Теперь мы готовы вычислить КПД (коэффициент полезного действия). КПД определяется как отношение полезной работы к затраченной работе. В данном случае, "полезная работа" - это работа, сделанная при подъеме, а "затраченная работа" - это работа, потраченная на подъем. Таким образом, КПД = полезная работа / затраченная работа = |W| / |-W| = |W|/|W| = 1.
Итак, КПД этого простого механизма равен 1, что означает, что вся работа, которую мы затрачиваем на подъем, превращается в полезную работу.