Объяснение:
ККД (коефіцієнт корисної дії) визначається як відношення корисно виконаної роботи до витраченої енергії. У даному випадку, ми можемо обчислити ККД похилої площини за формулою:
ККД = (робота, виконана проти сили тяжіння) / (витрачена енергія)
Перш за все, ми можемо обчислити роботу, виконану проти сили тяжіння. Робота визначається як добуток сили і переміщення. У цьому випадку, переміщення похилої площини дорівнює довжині площини, тобто 1,8 м. Сила тяжіння визначається масою вантажу і прискоренням вільного падіння (g):
Сила тяжіння = маса * прискорення вільного падіння = 15 кг * 10 Н/кг = 150 Н
Робота, виконана проти сили тяжіння = сила тяжіння * переміщення = 150 Н * 1,8 м = 270 Дж
Тепер ми можемо обчислити витрачену енергію, використовуючи величину сили, виміряну динамометром. За умовою, сила, виміряна динамометром, дорівнює 40 Н.
Витрачена енергія = сила * переміщення = 40 Н * 1,8 м = 72 Дж
Тепер ми можемо обчислити ККД:
ККД = (робота, виконана проти сили тяжіння) / (витрачена енергія) = 270 Дж / 72 Дж = 3.75
Отже, ККД похилої площини становить 3.75 або 375%.
За до закону збереження енергії можна обчислити швидкість візка, коли пружина розпрямилася. Початкова потенціальна енергія пружини, яка була стиснена, перетворюється на кінетичну енергію руху візка.
Закон збереження енергії має наступний вигляд:
(1/2)kx² = (1/2)mv²,
де k - жорсткість пружини, x - стиснення пружини, m - маса візка, v - швидкість візка.
Підставимо відповідні значення:
(1/2)(300 Н/м)(0,1 м)² = (1/2)(1,2 кг)v².
Спростимо рівняння:
15 Нм = 0,6 кг v².
Поділимо обидві частини по 0,6 кг:
v² = 25 Н/кг.
Взявши квадратний корінь, виготовимо:
v = √25 Н/кг = 5 м/с.
Отже, швидкість візка, коли пружина розпрямилася, дорівнює 5 м/с.
