Запишем второй закон Ньютона в проекции на ось, направленную вниз вдоль плоскости (Ось x), и на ось, которая сонаправлена скорости тела в любой момент времени. Пусть угол между скоростью тела и горизонталью в произвольный момент времени составляет β', тогда
Учтите, что здесь угол бета-штрих - это функция от времени, но никак не постоянная величина. В начальный момент бета равен 30 градусов. Здесь уже сразу используется выражение для силы трения скольжения на наклонной плоскости (мю эм же косинус альфа) и корректно учтены проекции. Условие задачи и параметры подобраны так, что μ равен тангенсу угла наклона плоскости, и это надо использовать, иначе решать задачу будет в разы сложнее. Итак, имеем
Итак, мы получили важное соотношение для приращения проекции скорости и полной скорости. Теперь подумаем. В начале полная скорость была равна v0 (ее надо найти), а в конце станет v. Проекция на ось x в начальный момент равна v0 sinβ, а в конце будет тоже v, так как очевидно, что после большого промежутка времени скорость поперек плоскости гасится трением и остается только скорость вдоль плоскости. Поэтому, суммируя все приращения скорости мы получим
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
Учтите, что здесь угол бета-штрих - это функция от времени, но никак не постоянная величина. В начальный момент бета равен 30 градусов. Здесь уже сразу используется выражение для силы трения скольжения на наклонной плоскости (мю эм же косинус альфа) и корректно учтены проекции. Условие задачи и параметры подобраны так, что μ равен тангенсу угла наклона плоскости, и это надо использовать, иначе решать задачу будет в разы сложнее. Итак, имеем
Итак, мы получили важное соотношение для приращения проекции скорости и полной скорости. Теперь подумаем. В начале полная скорость была равна v0 (ее надо найти), а в конце станет v. Проекция на ось x в начальный момент равна v0 sinβ, а в конце будет тоже v, так как очевидно, что после большого промежутка времени скорость поперек плоскости гасится трением и остается только скорость вдоль плоскости. Поэтому, суммируя все приращения скорости мы получим
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