11. С помощью подвижного блока груз массой 45 кг был равномерно поднят на высоту 2 м. Для поднятия груза к концу троса была приложена сила 300 Н. Определить КПД подвижного блока.

Пошаговое решение:

• Дано:
• Масса груза (m) = 45 кг
• Высота подъема (h) = 2 м
• Приложенная сила (F) = 300 Н
• Ускорение свободного падения (g) ≈ 10 м/с²
• Найти: КПД (η) — ?
• Полезная работа (A_пол) — это работа по подъему груза, которая равна произведению силы тяжести груза на высоту подъема:
• \( A_{пол} = F_{тяж} \cdot h \).
• Сила тяжести груза: \( F_{тяж} = m \cdot g = 45 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 450 \text{ Н} \).
• \( A_{пол} = 450 \text{ Н} \cdot 2 \text{ м} = 900 \text{ Дж} \).
• Полная работа (A_полн) — это работа, совершаемая приложенной силой, которая равна произведению приложенной силы на длину пройденного тросом пути. Для подвижного блока путь, проходимый тросом, в два раза больше высоты подъема груза, то есть \( L = 2h \).
• \( L = 2 \cdot 2 \text{ м} = 4 \text{ м} \).
• \( A_{полн} = F \cdot L = 300 \text{ Н} \cdot 4 \text{ м} = 1200 \text{ Дж} \).
• КПД (η) вычисляется по формуле:
• \( \eta = (A_{пол} / A_{полн}) \cdot 100\% \).
• \( \eta = (900 \text{ Дж} / 1200 \text{ Дж}) \cdot 100\% = 0.75 \cdot 100\% = 75\% \).

Ответ: КПД подвижного блока равен 75%.