Лабораторная 6. Изучение наклонной плоскости и измерение ее КПД

1.

г) Сравните значение силы упругости с весом бруска с грузами и сделайте вывод о выигрыше в силе, который получен при использовании наклонной плоскости.

$\dfrac{3.8}{2.8} = 1.36$ — выигрыш в силе; $\dfrac{3.8}{3.5} = 1.09$ — выигрыш в силе.

з) Повторите опыт (пункты в)-ж)) для угла наклона $60°$. Угол наклона установите с помощью школьного треугольника.

Вычисления.

$30° A_{пол} = 0.38 · 10 · 0.25 = 0.95$ Дж.

Таблица

  Угол наклона
$30°$ $60°$
Вес $P$ бруска с грузами, Н 3,8 3,8
Сила упругости $P_{упр}$, Н 2,8 3,5
Высота $h$ наклонной плоскости, м 0,25 0,4
Длина $l$ наклонной плоскости, м 0,5 0,5
Полезная работа $A_{пол}$, Дж 0,95 1,12
Совершенная работа $A_{сов}$, Дж 1,4 1,75
КПД $η$, % 67,86 64

2. Ответы на контрольные вопросы

а) Каково назначение наклонной плоскости как простого механизма?

Эта плоскость даёт выигрыш в силе, мы прилагаем меньшую силу.

б) Почему оказались неравными полезная и совершенная работы?

Потому, что при полезной работе мы прилагаем меньшие усилия с помощью наклонной плоскости, а при совершённой мы выполняем работу в полном объёме.

3. Суперзадание

Воспользовавшись полученными результатами, объясните причины изменения КПД наклонной плоскости при увеличении (уменьшении) ее угла наклона. Каким будет КПД при предельных углах наклона $90°$ и $0°$?

При большем угле наклона КПД растёт. При угле наклона $0°$ КПД будет равняться нулю, при $90°$ КПД — $1$. Это объясняется тем, что в первом случае вся работа затрачивается на преодоления силы трения, во втором случае сила трения будет равняться нулю, а полезная работа будет равняться совершённой.