Ответы
1.
Дано:
m = 20 кг
F - ?
Решение:
Сила F будет равна силе тяжести, действующей на ведро с песком:
F = Fт = mg = 20*10 = 200 H
Ответ: 200 Н.
2.
Дано:
F = 200 H
h = 10 см = 0,1 м
A - ?
Решение:
A = F*h = 200*0,1 = 20 Дж
Ответ: 20 Дж.
3.
Дано:
m = 10 кг
F - ?
Решение:
На ведро с водой действует сила тяжести Fт. На подвижный блок действует вес ведра с водой P и две силы натяжения верёвки T. Направление веса - вниз, направление сил натяжения верёвки - вверх. Верёвка передаёт действие силы на неподвижный блок, поэтому на него будут действовать две силы, равные Т. Сила F будет равна силе натяжения Т. Уравнение второго закона Ньютона будет следующим:
T + T + (-P) = ma = 0
2T = P
T = F = P/2 = mg/2 = 10*10/2 = 50 Н
Ответ: 50 Н.
4.
Дано:
AB = L = 60 см = 0,6 м
F = 10 Н
m = 2 кг
AO = L1 - ?
Решение:
Сила, действующая на левый конец рычага, равна F = 10 Н. Сила, действующая на правый конец рычага, равна силе тяжести, которая действует на гирю:
Fт = mg = 2*10 = 20 H.
Из равенства моментов сил можем найти равенство отношений сил и их плеч:
M1 = M2
F*L1 = Fт*L2
L1/L2 = Fт/F
L1/L2 = 20/10 = 2 - плечо левой силы L1 больше плеча правой силы L2 в 2 раза. Тогда можем выразить L2, как L1/2. Значит можно приравнять сумму плеч к известному значению L:
L1 + L2 = L
L1 + L1/2 = L
L1*(1 + 1/2) = L => L1 = L/(1 + 1/2) = 0,6/(1 + 0,5) = 0,6/1,5 = 0,4 = 40 см
Ответ: 40 см.
5.
Дано:
L = 4 м
H = 1,5 м
m = 100 кг
F = 400 Н
n - ?
Решение:
КПД механизма будет равен отношению полезной работы к затраченной:
n = Aп/Аз
Полезная работа будет равна работе силы тяжести:
Ап = mgH
Затраченная будет равна работе силы тяги:
Аз = F*L
Примем, что груз поднимают равномерно, тогда сила тяги будет равна составляющей силы тяжести:
F = mg*sinα
sinα = H/L => F = mg*(H/L) => Аз = mg*(H/L)*L = mgH тогда
n = Aп/Аз = mgH/mgH = 1 = 100% - без силы трения КПД наклонной плоскости является идеальным.
Ответ: 1 (100%).