Тема: определение КПД при подъёме тела по наклонной плоскости.
Теория работы
"Золотое правило" механики гласит, что при отсутствии силы трения работа, совершенная при подъеме тела вверх по вертикали на высоту h равна работе при подъеме тела по наклонной плоскости на высоту h при равномерном перемещении тела.
В первом случае работа равна: , где сила тяжести, действующая на тело, h высота подъема.
Во втором случае работа равна: , где
F сила, прилагаемая к телу для перемещения его равномерно по наклонной плоскости, S длина наклонной плоскости.
= при отсутствии силы трения.
При наличии силы трения работа: >
называют полной работой, то есть работой, которую нужно произвести, поднимая тело на высоту h с наклонной плоскости.
называют полезной работой, то есть работой, которую нужно произвести, поднимая тело на высоту h без наклонной плоскости.
Коэффициент полезного действия показывает эффективность совершения работы. Выражая в процентах, его можно найти по формуле:
Цель работы: убедиться на опыте в том, что полезная работа, выполненная с механизма (наклонной плоскости), меньше полной.
Ход работы
Номер опыта 1 2
Высота подъёма груза h, м 0,15 0,15
Масса груза m, кг 0,102 0,204
Показание динамометра F, Н 0,9 1,4
Модуль перемещения тела S, м 0,4 0,8
КПД Ŋ, %
Расчёты
…
Вывод
(ответ на цель работы)
ОбъяснеЦель работы: убедиться на опыте в том, что полезная работа, выполненная с простого механизма (наклонной плоскости), меньше полной.
"Золотое правило" механики гласит, что при отсутствии силы трения работа, совершенная при подъеме тела вверх по вертикали на высоту h равна работе при подъеме тела по наклонной плоскости на высоту h при равномерном перемещении тела.
В первом случае работа равна:
А1 = Fтh, где
F сила тяжести действующая на тело, h - высота подъема. Во втором случае работа равна: А2 = Fl, где
F - сила, прилагаемая к телу для перемещения его равномерно по наклонной плоскости,
l - длина наклонной плоскости. А1 = А2 при отсутствии силы трения. При наличии силы трения работа: А2 > А1
А2 - полная работа, которую нужно произвести, поднимая тело на высоту h с наклонной плоскости. А1 - полезная работа, которую нужно произвести, поднимая тело на высоту h без наклонной плоскости.
Разделив полезную работу на полную, получим КПД наклонной плоскости и выразим его в процентах
Ход работы описан в учебнике.
Вычисления
Дополнительное задание.
Согласно "Золотому правилу" механики при отсутствии трения имеем:
отсюда
именно во столько раз мы выигрываем в силе, применяя эту наклонную плоскость.