Вопрос школьника
С помощью рычага длиной 150 см подняли груз массой 100 кг на высоту 5 см. Какую работу совершили при этом, если КПД устройства 95%?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо воспользоваться формулой для вычисления работы:
W = F * h
где W — работа, F — сила, h — перемещение.
Сначала найдем силу, которую необходимо приложить к рычагу для подъема груза. Для этого воспользуемся формулой для вычисления момента силы:
M = F * l
где M — момент силы, l — длина рычага.
Из условия задачи известны длина рычага (l = 150 см = 1,5 м), масса груза (m = 100 кг) и перемещение (h = 5 см = 0,05 м). Также известно, что КПД устройства равен 95%, что означает, что 95% энергии, затраченной на подъем груза, перешло на работу, а 5% было потеряно на трение и другие потери.
Сначала найдем момент силы, необходимый для подъема груза:
M = m * g * l / 2
где g — ускорение свободного падения (g = 9,8 м/с²).
M = 100 * 9,8 * 1,5 / 2 = 735 Дж
Теперь найдем силу, которую необходимо приложить к рычагу:
F = M / l = 735 / 1,5 = 490 Н
Наконец, найдем работу, совершенную при подъеме груза:
W = F * h * КПД = 490 * 0,05 * 0,95 = 23,23 Дж
Ответ: работа, совершенная при подъеме груза с помощью рычага длиной 150 см и массой 100 кг на высоту 5 см при КПД устройства 95%, равна 23,23 Дж.
