Чтобы поднять ящик массой 120 кг через стену высотой 6 м, использовали наклонную плоскость и приложили силу 900 Н. В начале движения ящик находится в восьми метрах от основания стены. Каков КПД наклонной плоскости?

Показать ответ

Ответ:

witerold

15.01.2023 19:52

а) 1,25 м

б) 6,67 м

Объяснение:

а) По сути, движение брошенного вверх тела — это равноускоренное движение с отрицательным ускорением g (ускорением свободного падения), поэтому перемещение тела (равное максимальной высоте подъёма) можно выразить формулой

$S = \frac{v^{2} - v0^{2} }{2a}$ , где v — конечная скорость, v0 — начальная скорость, а — ускорение.

В данном случае v = 0, так как на максимальной высоте тело останавливается (и потом начинает падать вниз), v0 = 5 м/с, ускорение а — ускорение свободного падения g. Но так как тело движется вверх, а g направлено вниз, то есть ускорение направлено противоположно движению, g приобретает знак «минус». Тогда формулу перемещения можно переписать как

$S=\frac{-v0^{2} }{-2g} = \frac{v0^{2} }{2g}$

Подставим значения величин из условия:

$S=\frac{5^{2} }{2*10}$ = 1,25 (м)

ответ: 1,25 м.

б) Потенциальная энергия тела вычисляется по формуле Еп = m*g*h (m — масса тела, h — высота, на которой оно находится), а кинетическая энергия — по формуле Ек = $\frac{mv^{2} }{2}$

На искомой высоте h выполняется равенство

Ек = 2Еп, то есть

$\frac{mv^{2} }{2} = 2mgh$ , или

$mv^{2} = 4mgh$

Разделив обе части равенства на m, получим

$v^{2} = 4gh$

$v = \sqrt{4gh} = \sqrt{4*10h} = \sqrt{40h}$

Назовём путь, который тело, чтобы набрать скорость v, буквой L. Так как свободное падение — это равноускоренное движение с ускорением g,

$L=\frac{v^{2} - v0^{2} }{2g} = \frac{v^{2} }{2g}$

(v0 = 0; g положительно, так как оно направлено вниз, и тело тоже движется вниз).

Пусть h — искомая высота, на которой Ек = 2Еп, Н — максимальная высота (та, с которой падает тело; по условию, Н=20 м). Так как для соблюдения условия Ек = 2Еп нужно, чтобы тело набрало скорость v, а эту скорость оно набирает, пройдя путь L,

h = H - L = $20 - \frac{v^{2} }{2g}$

Итак,

$v = \sqrt{40h}$ ,

$h = 20 - \frac{v^{2} }{2g}$ .

Подставим $20 -\frac{v^{2} }{2g}$ вместо h в уравнение скорости:

$v=\sqrt{40(20 - \frac{v^{2} }{2g}) } = \sqrt{800 - \frac{40v^{2} }{20} } = \sqrt{800 - 2v^{2} }$

Возведём обе части в квадрат:

$v^{2} = 800 - 2v^{2}$

$3v^{2} = 800$

$v^{2}$ ≈ 266,6 (м2/с2)

Подставим это значение в формулу для h:

$h = 20 - \frac{v^{2} }{2g} = 20 - \frac{266,6}{20} = 20 - 13,33 = 6,67$ (м)

Проверим, выполняется ли условие $\frac{mv^{2} }{2} = 2mgh$ :

$\frac{266,6m}{2} = 2*10*6,67*m$

133,3m ≈ 133,4m

[расхождение появляется из-за того, что g взято равным 10 м/с2, а не 9,8 м/с2, и прочих округлений; расхождение не сильно влияет на результат]

ответ: 6,67 м.

0,0(0 оценок)

Ответ:

elena563

04.09.2022 03:11

1. 5 гПа = 100 Па; 0.02 Н/см² = 0.02 Н/0.0001 м² = 200 Па; 0.4 кПа = 400 Па; 10 Н/см² = 10 Н / 0.0001 м² = 100000 Па; 10000 Па = 100 гПа = 10 кПа; 5800 Па = 58 гПа = 5.8 кПа.
2. р = m*g/S = 6610 кг * 10 Н/кг / 1.4 м² = 66100 Н / 1.4 м² = 47214 Па
p трактор / р мальчика = 47214 Па / 15000 Па = в 3.15 раза
3. p = F/(a*b) = 600 Н / (0.2 м * 0.0005 м) = 6 000 000 Па = 6 МПа
Лопаты остро затачивают затем, чтобы при минимальных усилиях, лопата глубоко входила в землю.
4. р = m * g / (a*b*2) = 45 кг * 10 Н/кг / (1.5 м * 0.1 м * 2) = 1500 Па
р с лыжами < р без лыж, так как площадь ноги меньше площади лыжи.

0,0(0 оценок)

Популярные вопросы: Физика