Каков КПД неподвижного блока, если при неподвижности его ведра с песком весом 200Н, верёвка применяет силу 250Н

Lyubov

33

Для начала, давайте разберемся, что такое КПД. КПД означает Коэффициент Полезного Действия и представляет собой меру эффективности какой-либо машины, устройства или процесса.

В данной задаче, мы имеем блок с ведром и веревкой, который поднимает ведро на высоту 10 метров. Вес ведра составляет 200 Ньютона (Н), а сила, которую прилагает веревка для поднятия ведра, равна 250 Н.

Теперь, чтобы найти КПД этого блока, нам нужно знать работу, которую совершает эта система (ведро + блок + веревка) и работу, которую мы вкладываем в систему.

Работа (в Джоулях) равна произведению силы на перемещение в направлении этой силы. В нашем случае, сила постоянна и направлена вверх, а перемещение составляет 10 метров. Таким образом, работу, которую совершает система, можно рассчитать следующим образом:

\[ \text{Работа} = \text{Сила} \cdot \text{Перемещение} \]

\[ \text{Работа} = 250 \, \text{Н} \cdot 10 \, \text{м} \]

\[ \text{Работа} = 2500 \, \text{Дж} \]

Теперь, чтобы найти работу, которую мы вкладываем в систему, мы должны учесть работу, которую тратим на преодоление силы тяжести. Работа, совершаемая против силы тяжести, равна произведению силы тяжести на высоту подъема. В нашем случае сила тяжести равна весу ведра (200 Н), а перемещение равно 10 метрам. Таким образом, работу, которую мы вкладываем в систему, можно рассчитать следующим образом:

\[ \text{Работа} = \text{Сила} \cdot \text{Перемещение} \]

\[ \text{Работа} = 200 \, \text{Н} \cdot 10 \, \text{м} \]

\[ \text{Работа} = 2000 \, \text{Дж} \]

Итак, теперь мы знаем работу, которую совершает система (2500 Дж) и работу, которую мы вкладываем в систему (2000 Дж).

КПД равен отношению полезной работы к затраченной работе:

\[ КПД = \frac{\text{Полезная работа}}{\text{Затраченная работа}} \]

\[ КПД = \frac{2500 \, \text{Дж}}{2000 \, \text{Дж}} \]

\[ КПД = 1.25 \]

Таким образом, КПД этого неподвижного блока составляет 1.25 или 125%. Это означает, что система эффективно использует 125% затраченной на нее работы для подъема ведра на высоту 10 метров.