ЧАСТЬ С: задание с развернутым решением, умение решить задачу на применение изученных тем, законов, физических величин. С1. Транспортер равномерно поднимает груз массой 190кг на высоту 9м за 50с. Сила тока в электродвигателе 1,5А. КПД двигателя составляет 60%. Определите напряжение в электрической сети.

Физическая задача №1

Дано:

• Масса груза: \( m = 190 \text{ кг} \)
• Высота подъема: \( h = 9 \text{ м} \)
• Время подъема: \( t = 50 \text{ с} \)
• Сила тока: \( I = 1.5 \text{ А} \)
• КПД двигателя: \( \eta = 60 \% = 0.6 \)
• Ускорение свободного падения: \( g \approx 10 \text{ м/с}^2 \)

Найти: Напряжение в электрической сети \( U \).

Решение:

1. Найдем полезную мощность, которую развивает транспортер для подъема груза. Работа по подъему груза равна:



\[ A_{полезная} = m \cdot g \cdot h \]




Мощность равна работе, деленной на время:




\[ P_{полезная} = \frac{A_{полезная}}{t} = \frac{m \cdot g \cdot h}{t} \]




Подставим значения:




\[ P_{полезная} = \frac{190 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 \cdot 9 \text{ м}}{50 \text{ с}} = \frac{17100}{50} = 342 \text{ Вт} \]



2. Найдем полную (затраченную) мощность, которую потребляет электродвигатель. КПД двигателя определяется как отношение полезной мощности к полной мощности:



\[ \eta = \frac{P_{полезная}}{P_{полная}} \]




Отсюда полная мощность:




\[ P_{полная} = \frac{P_{полезная}}{\eta} = \frac{342 \text{ Вт}}{0.6} = 570 \text{ Вт} \]



3. Теперь найдем напряжение в электрической сети. Мощность, потребляемая электродвигателем, равна произведению напряжения, силы тока и КПД (учитывая, что \( P_{полная} = U \cdot I \) для идеального случая, а с КПД — \( P_{полная} = U \cdot I \cdot \eta \), но здесь \( P_{полная} \) уже учитывает потери, поэтому напряжение относится к полной потребляемой мощности):



\[ P_{полная} = U \cdot I \]




Выразим напряжение:




\[ U = \frac{P_{полная}}{I} = \frac{570 \text{ Вт}}{1.5 \text{ А}} = 380 \text{ В} \]

Ответ: Напряжение в электрической сети составляет 380 В.