Тема: Определение КПД при подъёме тела по наклонной плоскости.
По наклонной плоскости длиной \( l = 80 \) см поднимают равномерно брусок массой \( 102 \) г. При этом измеряют силу \( F \), приложенную к бруску вдоль наклонной плоскости, и меняют высоту \( h \) наклонной плоскости. Полученные результаты измерений занесены в таблицу.
| № опыта | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| \( h, \text{м} \) | 0,1 | 0,2 | 0,4 |
| \( l, \text{м} \) | |||
| \( F_1, \text{Н} \) | |||
| \( F_2, \text{Н} \) | 0,2 | 0,4 | 0,8 |
| \( A_n, \text{Дж} \) | |||
| \( A_3, \text{Дж} \) | |||
| \( \eta, \text{%} \) |
Опыт 1:
\( l = 80 \text{ см} = 0,8 \text{ м} \)
\( m = 102 \text{ г} = 0,102 \text{ кг} \)
Сила тяжести \( F_1 = mg = 0,102 \text{ кг} \times 9,8 \frac{\text{м}}{\text{с}^2} \approx 1 \text{ Н} \)
Полезная работа \( A_n = F_1 \cdot h = 1 \text{ Н} \times 0,1 \text{ м} = 0,1 \text{ Дж} \)
Полная работа \( A_3 = F_2 \cdot l = 0,2 \text{ Н} \times 0,8 \text{ м} = 0,16 \text{ Дж} \)
КПД \( \eta = \frac{A_n}{A_3} \times 100 \% = \frac{0,1}{0,16} \times 100 \% \approx 62,5 \% \)
Опыт 2:
\( h = 0,2 \text{ м} \)
Полезная работа \( A_n = F_1 \cdot h = 1 \text{ Н} \times 0,2 \text{ м} = 0,2 \text{ Дж} \)
Полная работа \( A_3 = F_2 \cdot l = 0,4 \text{ Н} \times 0,8 \text{ м} = 0,32 \text{ Дж} \)
КПД \( \eta = \frac{A_n}{A_3} \times 100 \% = \frac{0,2}{0,32} \times 100 \% = 62,5 \% \)
Опыт 3:
\( h = 0,4 \text{ м} \)
Полезная работа \( A_n = F_1 \cdot h = 1 \text{ Н} \times 0,4 \text{ м} = 0,4 \text{ Дж} \)
Полная работа \( A_3 = F_2 \cdot l = 0,8 \text{ Н} \times 0,8 \text{ м} = 0,64 \text{ Дж} \)
КПД \( \eta = \frac{A_n}{A_3} \times 100 \% = \frac{0,4}{0,64} \times 100 \% = 62,5 \% \)
Итоговая таблица:
| № опыта | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| \( h, \text{м} \) | 0,1 | 0,2 | 0,4 |
| \( l, \text{м} \) | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| \( F_1, \text{Н} \) | ~1 | ~1 | ~1 |
| \( F_2, \text{Н} \) | 0,2 | 0,4 | 0,8 |
| \( A_n, \text{Дж} \) | 0,1 | 0,2 | 0,4 |
| \( A_3, \text{Дж} \) | 0,16 | 0,32 | 0,64 |
| \( \eta, \text{%} \) | 62,5 | 62,5 | 62,5 |