Решите задачу
Брусок, масса которого 120 грамм, ученик переместил к вершине наклонной плоскости длиной 50 см и высотой 20см. при этом он прикладывал силу 0.8 Н. Какой КПД имеет такая наклонная плоскость?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи нужно найти силу трения, с которой действует поверхность наклонной плоскости на брусок.

Сила трения на наклонной плоскости
Fтр = μ * N
где μ - коэффициент трения, N - нормальная сила.

Проекция силы тяжести бруска на нормаль к поверхности наклонной плоскости
N = m g cos(α)
где m - масса бруска, g - ускорение свободного падения (9.8 м/c²), α - угол наклона плоскости.

С учетом всех данных
N = 0.12 кг 9.8 м/c² cos(α) = 1.176 * cos(α).

Теперь можно найти силу трения
Fтр = μ 1.176 cos(α).

Из условия задачи известно, что сумма сил по вертикали равна нулю
N sin(α) - Fтр - F = 0
1.176 sin(α) - μ 1.176 cos(α) - 0.8 = 0.

Также известно, что работа по перемещению бруска вдоль наклонной плоскости равна разности кинетических энергий до и после перемещения
A = ΔКэ
A = F l - Fтр l
A = 0.8 0.5 - μ 1.176 cos(α) 0.5 = 0.4 - 0.588 μ cos(α).

КПД наклонной плоскости можно определить как отношение проделанной работы к полной работе, необходимой для подъема предмета на высоту h
η = (F l - Fтр l) / (m g h).

Таким образом, КПД наклонной плоскости будет зависеть от угла наклона, коэффициента трения и силы, приложенной учеником.