Объяснение: ОПРЕДЕЛЕНИЕ КПД ПРИ ПОДЪЁМЕ ТЕЛА ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ
Цель работы: Убедиться на опыте в том, что полезная работа, выполненная с механизма (наклонной плоскости), меньше полной.
Приборы и материалы: Доска, динамометр, измерительная лента или линейка, брусок, штатив с муфтой и лапкой (рис. 206)
Указания к работе:
1. Повторите по учебнику § 65 «Коэффициент полезного действия механизма».
2. Определите с динамометра вес бруска.
3. Закрепите доску в лапке штатива в наклонном положении.
4. Положите брусок на доску, прикрепив к нему динамометр.
5. Перемещайте брусок с постоянной скоростью вверх по наклонной доске.
6. Измерьте с линейки путь s, который проделал брусок, и высоту наклонной плоскости h.
7. Измерьте силу тяги F.
8. Вычислите полезную работу по формуле Ап = Ph, а затраченную — по формуле А3 = Fs.
9. Определите КПД наклонной плоскости:
Недавно такую решали в классе
При выполнении данной работы необходимо вспомнить «золотое правило» механики. А именно, работа по равномерному перемещению тела по наклонной плоскости без трения на высоту h равна работе, совершенной при подъеме тела на высоту h по вертикали. При подъеме по вертикали на высоту h, как мы уже знаем, полезная работа равна: Ап = mgh. При подъеме по плоскости работа равна: Аз = Fl, где F- сила с которой груз поднимается равномерно, l — пройденный телом путь, Аз — затраченная работа. В идеальном случае, когда нет силы трения, затраченная работа равна полезной работе. Но, так как таких условий создать нельзя, и сила трения всегда возникает, то полезная работа всегда меньше затраченной. Найдем коэффициент полезного действия наклонной плоскости, выразив его в процентах:
Ƞ = КПД • 100% = Aп/Aз • 100%
Расчетная часть:
Ап = 0,3 • 2 = 0,6 Н
Аз = 0,9 • 1,2= 1,08 Дж
Ƞ = Ап/Аз • 100% = 0,6/1,08 • 100% = 83%
Потенциальная энергия груза отведенного на угол 60 градусов с вертикалью равна
Eн= mgl/2 = 1 Дж
Эта энергия перейдет в кинетическую энергию маленького тела в момент удара
mv^2/2 = 1
откуда
v= 2 м/с
Импульс маленького тела в момент удара mv= 1 кг*м /с
Он сохранится , как и энергия - удар упругий.
После удара
Mv1-mv2=1
3v1-v2=2
Mv1^2/2 + mv2^2/2 = 1
3v1^2+v2^2= 4
Откуда
v1= 1 м/c
v2= 1 м/с
Энергия большого тела после удара равна
E1 = Mv1^2/2 = 0.75 Дж
Проверим
E2 = mV2^2/2 = 0.25 Дж - сумма 1 Дж - все верно.
E1 уйдет на работу силы трения
Fт = kMg на пути s=0.2 м
A = Fт*s = E1
3k= 0.75
k=0.25
