Тут без чертежа никак: рисуем наклонную плоскость, на ней тело и расставляем силы: сила тяги вдоль наклонной плоскости вверх, сила трения вдоль плоскости, но вниз, сила тяжести приложена к центру масс тела и направлена ВЕРТИКАЛЬНО вниз, сила реакции опоры приложена к центру масс тела но ВДОЛЬ ПЕРПЕНДИКУЛЯРА К НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ. ось ОХ направляем вдоль наклонной плоскости вверх, ось ОУ вдоль вектора силы реакции опоры вверх, угол α=30 угол у основания наклонной плоскости. Теперь нам надо записать 2 закон Ньютона в векторном виде: → → → → → → Fтяг+Fтр+mg+N=ma, теперь нам надо найти проекции этих сил на координатные оси ОХ: Fтяг-Fтр - mg sinα=ma (сила трения имеет отрицательную проекцию, тк. она направлена "против" оси ОХ, mg отрицательна т.к. идем от начала проекции к концу против направления оси, а если опустить перпендикуляр из конца вектора на ОХ то получим, что угол 30 будет лежать напротив проекции, т.е сам вектор при этом будет равен mg sinα) Теперь аналогично находим проекции всех векторов на ОУ: 0+0-mg cosα+N=0 отсюда находим, что N=mg cosα, вспоминаем, что Fтр=μN=μ mg cosα, осталось все собрать в кучу, получаем: Fтяг- μ mg cosα - mg sinα=ma отсюда a=(Fтяг -μ mg cosα -mg sinα)/m=(7000-0,1*1000*10*√3/2 - 1000*10*1/2)/1000=(6150-5000)/1000=1150/1000=1,15 м/с.кв.
Теперь нам надо записать 2 закон Ньютона в векторном виде: →
→ → → → →
Fтяг+Fтр+mg+N=ma, теперь нам надо найти проекции этих сил на координатные оси ОХ: Fтяг-Fтр - mg sinα=ma (сила трения имеет отрицательную проекцию, тк. она направлена "против" оси ОХ, mg отрицательна т.к. идем от начала проекции к концу против направления оси, а если опустить перпендикуляр из конца вектора на ОХ то получим, что угол 30 будет лежать напротив проекции, т.е сам вектор при этом будет равен mg sinα)
Теперь аналогично находим проекции всех векторов на ОУ: 0+0-mg cosα+N=0 отсюда находим, что N=mg cosα, вспоминаем, что Fтр=μN=μ mg cosα, осталось все собрать в кучу, получаем: Fтяг- μ mg cosα - mg sinα=ma отсюда a=(Fтяг -μ mg cosα -mg sinα)/m=(7000-0,1*1000*10*√3/2 - 1000*10*1/2)/1000=(6150-5000)/1000=1150/1000=1,15 м/с.кв.
Найдём КПД (η) по формуле:
η=Ап/Аз×100%, где
Ап - полезная работа, являющаяся частью затраченной работы, Дж;
Аз - затраченная (полная) работа, Дж.
Полезная работа вычисляется по формуле:
Ап=mgh, где
m - масса тела, кг;
g - ускорение свободного падения, Н/кг
h - высота над уровнем земли, м;
Затраченная работа вычисляется по формуле:
Аз=Nt, где
N - мощность, Вт;
t - время, с.
η=Ап/Аз×100%=mgh÷Nt×100%
Подставим числовые значения:
η=(500000×10×2)/(14700×3600)×100%=10000000/52920000 × 100%=0,19×100%=19%
ОТВЕТ: КПД составляет 19%
Задача №610
Дано: СИ
mк=4 т 4000 кг
mу=10 т 10000 кг
v=2 м/с
g=10 Н/кг
Найти:
η=? %
N=? Вт
Решение
Найдём мощность N по формуле:
N=Fv=mgv,
где g - ускорение свободного падения, Н/кг;
v - скорость, м/с;
m - масса, кг.
Масса клети с углём составляет:
m=mк+mу=4000+10000=14000 (кг)
Подставим числовые значения величин и найдём мощность:
N=14000×10×2=280 000 Вт = 280 кВт
Найдём КПД по формуле (считаем подъем равномерным):
η=Ап/Аз×100%, где
Ап - полезная работа, являющаяся частью затраченной работы, Дж;
Аз - затраченная (полная) работа, Дж.
Полезная работа равна:
Ап=mу×g×h, где
m - масса, кг;
g - ускорение свободного падения, Н/кг
h - высота над уровнем земли, м;
Затраченная работа равна:
Аз=mgh, где
m - масса кельты с углём, кг;
g - ускорение свободного падения, Н/кг
h - высота над уровнем земли, м;
η=Ап/Аз×100%=mу×g×h/mgh ×100%=mу/m×100%=10000/14000=0,71×100%=71%
ОТВЕТ: мощность равна 280 кВт, КПД составляет 71%
Объяснение: