Брусок с трением скатывается по наклонной плоскости и продолжает двигаться горизонтально по гладкой поверхности до полной
остановки. Определить полное расстояние, пройденное бруском, время
движения, кинетическую энергию в момент скатывания с наклоннойплоскости. Построить график зависимости пройденного расстояния от угла
наклона плоскости в интервале от a ноль до a с шагом 5⁰ при коэффициенте трения M ноль
и от коэффициента трения в интервале от M ноль
до M с шагом h, при угле наклона a ноль
. Исходные данные
Масса = 1 кг
H = 0.41 м
a ноль =50⁰
a = 75⁰
M ноль = 0,28
M = 0,33
Р = 3,5 кН = 3500 Н.
g = 10 м/с2.
h = 1,4 м.
КПД = 60 %.
Aз - ?
Коэффициент полезного действия КПД показывает, какая часть затраченной работы Аз, выраженная в процентах, переходит в полезную работу Ап: КПД = Ап * 100 % / Аз.
Полезной работой есть поднятие груза на высоту. Полезную работу при подъёме тела по наклонной плоскости Ап выразим формулой: Ап = m * g * h, где m - масса груза, g - ускорение свободного падения, h - высота наклонной плоскости.
Вес груза Р выражается формулой: Р = m * g.
Ап = Р * h.
Формула для определения КПД наклонной плоскости примет вид: КПД = Р * h * 100 % / Аз.
Выразим затраченную работу: Аз = Р * h * 100 % / КПД.
Аз = 3500 Н * 1,4 м * 100 % / 60 % = 8166,7 Дж.
ответ: при поднимании груза по наклонной плоскости затратили Аз = 8166,7 Дж
• нам полезно изменить потенциальную энергию тела, которое мы поднимаем по наклонной плоскости. у подножия плоскости высота равна нулю, тогда Aполез = mgH
• работа затраченная определяется работой силы тяги, посредством которой мы поднимаем груз на наклонную плоскость: Азатр = Атяг
Атяг = Fтяг S
пусть поднятие осуществляется равномерно и прямолинейно, тогда геометрическая сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю
на тело действуют:
• сила тяжести
• сила тяги
• сила трения
• сила нормальной реакции опоры
направим ось вдоль плоскости вверх, в проекции на нее получим
Fтяг - Fтр - mgsinα = 0,
Fтяг = u mgcosα + mgsinα = mg (u cosα + sinα).
тогда работа силы тяги равна Атяг = mgL (u cosα + sinα).
соответственно, КПД равен n = (mgH)/(mgL (u cosα + sinα),
n = H/(L(u cosα + sinα)), где
sinα = H/L,
cosα = √(1-sin²α).
при желании, можно вывести формулу без синуса и косинуса, но это лишнее