Лабораторная работа №12 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)

Цель работы
Определить коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости. Проверить гипотезу: КПД простого механизма меньше 100% (на примере наклонной плоскости).
Приборы и материалы
Доска, динамометр, измерительная лента или линейка, брусок, штатив с муфтой и лапкой.
УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ
1. Определите с помощью динамометра вес Р бруска.
2. Обработка результатов измерений. Результаты измерений и вычислений записывайте в таблицу 19 без учёта погрешности.
3. Соберите установку по рисунку 209.
4. Измерьте высоту h наклонной плоскости. Вычислите полезную работу.
5. Перемещайте брусок с постоянной скоростью вверх по наклонной доске, прикладывая силу вдоль доски.
6. Измерьте с помощью линейки путь s, который проделал брусок.
7. Измерьте силу тяги F.
8. Вычислите затраченную работу по подъёму бруска.
9. Определите КПД наклонной плоскости.
10. Проанализируйте результаты и сделайте вывод.

Для наклонной плоскости полезная работа равна работе по подъёму бруска на высоту:

$$A_{\text{п}}=P h$$

Затраченная работа при перемещении бруска вдоль плоскости:

$$A_{\text{з}}=F s$$

КПД наклонной плоскости:

$$\eta=\frac{A_{\text{п}}}{A_{\text{з}}}\cdot 100\%$$

По данным измерений:

$$P=3\ \text{Н},\quad F=1{,}2\ \text{Н},\quad s=0{,}9\ \text{м},\quad h=0{,}3\ \text{м}$$

Вычислим полезную и затраченную работу:

$$ A_{\text{п}}=P h=3\cdot 0{,}3=0{,}9\ \text{Дж} $$

$$ A_{\text{з}}=F s=1{,}2\cdot 0{,}9=1{,}08\ \text{Дж} $$

Найдём КПД:

$$ \eta=\frac{0{,}9}{1{,}08}\cdot 100\%\approx 83\% $$

По «золотому правилу» механики при отсутствии трения:

$$P h=F s$$

Тогда выигрыш в силе:

$$\frac{P}{F}=\frac{s}{h}=\frac{0{,}9}{0{,}3}=3$$

Следовательно, наклонная плоскость даёт выигрыш в силе в 3 раза, а её КПД меньше 100% из-за действия силы трения.

Ответ

$$\eta \approx 83\%$$