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)
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)
ответ: 6 мс.
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