Дві заряджені кульки підвішені на шовкових нитках(рис.а).До кульок знизу підносять негативно заряджену ебонітову пластинку, унаслідок чого кути між нитками та вертикаллю змінюється(рис.б).Визначте знаки зарядів кульок. Відповідь обґрунтуйте.
По второму закону Ньютона (в импульсной форме): Δp = F*Δt, Δt – длительность удара, с; F – сила удара, Н; Δp – переданный наковальне импульс от молота.
По закону сохраенния импульса раз падающий молот после удара останавливается, то он передаёт наковальне весь свой импульс: Δp = m*V m – масса молота, кг; V – скорость молота в момент удара, м/с. Тогда: m*V = F*Δt
По закону сохранения энергии потенциальная энергия молота в момент начала движения (на высоте h) равна кинетической энергии в момент удара: Eп = Eк m*g*h = m*V²/2 V = √(2*g*h) Тогда: m*√(2*g*h) = F*Δt Δt = (m*√(2*g*h))/F Δt = (3 кг * √(2 * 10 Н/кг * 125 см)) / (2,5 кН) Δt = (3 кг * √(2 * 10 Н/кг * 1,25 м)) / (2500 Н) Δt = 0,006 с = 6 мс (миллисекунд)
η = Aп/Aз
Полезная работа Aп:
Aп = m*g*h
m – масса груза;
g – ускоренеи свободного падения;
h – высота, на которую поднят груз.
Затраченная работа Aз:
Aз = F*s
F – приложенная к рычагу сила к плинному плечу;
s – расстояние, которое конец длинного плеча.
Тогда КПД:
η = (m*g*h) / (F*s)
η = (20 кг * 10 Н/кг * 8 см) / (120 Н * 2 м)
η = (20 кг * 10 Н/кг * 0,08 см) / (120 Н * 2 м)
η ≈ 0,0667 = 6,67 %
ответ: 0,0667 (или 6,67 %)
Это очень маленький КПД для рычага. Возможно, в условии есть опечатка в одной из величин, тогда КПД может стать приемлимым