КПД рычага η – это отношение полезной работы Aпол к затраченной Aзат: η = Aпол / Aзат, отсюда Aзат = Aпол / η.
Полезная работа Aпол – эта работа против силы тяжести, идущая на поднятие груза массой m на высоту h: Aпол = m*g*h.
Тогда затраченная работа: Aзат = m*g*h / η Aзат = 100 кг * 10 Н/кг * 0,05 м / 0,9. Обращу внимание, что я высоту перевёл из сантиметров в метры, а КПД записал не в процентах (90 %), а в долях (0,9). Aзат ≈ 55,6 Дж.
При желании ускорение свободного падения можно взять не 10 Н/кг, а 9,81 Н/кг для более точного значения. Получится 54,5 Дж.
Я сделал поясняющий рисунок. Смотрю на ситуацию сбоку, поэтому вижу только сторону квадрата (синий отрезок). S – источник, К – квадрат, Э – экран. Видно, что раз квадрат (синий) и экран (зелёный) параллельны, то мы получаем два подобных треугольника с синим и зелёным основанием. Синее основание (сторона квадрата) мы знаем – 0,1 м, тогда зелёное основание (сторона квадрата-тени) равна 0,2 м.
Получается, что раз экран в 2 раза дальше от источника света, чем квадрат, то линейные размеры его тени будут тоже в 2 раза больше. Значит тень – это квадрат со стороной 0,2 м. Площадь такого квадрата равна: 0,2м*0,2м=0,04 м².
η = Aпол / Aзат, отсюда
Aзат = Aпол / η.
Полезная работа Aпол – эта работа против силы тяжести, идущая на поднятие груза массой m на высоту h:
Aпол = m*g*h.
Тогда затраченная работа:
Aзат = m*g*h / η
Aзат = 100 кг * 10 Н/кг * 0,05 м / 0,9.
Обращу внимание, что я высоту перевёл из сантиметров в метры, а КПД записал не в процентах (90 %), а в долях (0,9).
Aзат ≈ 55,6 Дж.
При желании ускорение свободного падения можно взять не 10 Н/кг, а 9,81 Н/кг для более точного значения. Получится 54,5 Дж.
Видно, что раз квадрат (синий) и экран (зелёный) параллельны, то мы получаем два подобных треугольника с синим и зелёным основанием. Синее основание (сторона квадрата) мы знаем – 0,1 м, тогда зелёное основание (сторона квадрата-тени) равна 0,2 м.
Получается, что раз экран в 2 раза дальше от источника света, чем квадрат, то линейные размеры его тени будут тоже в 2 раза больше. Значит тень – это квадрат со стороной 0,2 м. Площадь такого квадрата равна:
0,2м*0,2м=0,04 м².