От чего зависит коэффициент полезного действия наклонной плоскости

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ ОТ МАССЫ ПОДНИМАЕМОГО ГРУЗА

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПОДЪЕМА ТЕЛА ПО ШЕРОХОВАТОЙ НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Наклонная плоскость относится к числу простых механизмов. Для идеальной наклонной плоскости без трения справедливо «золотое правило механики»: совершая механическую работу, мы можем получить выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз проиграем в пути:

Однако реальные наклонные плоскости оказывают сопротивление движению тел и, втягивая по ним эти тела, необходимо совершать дополнительную работу против сил трения. Если сила тяги при этом все равно оказывается существенно меньше силы тяжести, действующей на тело, то применять наклонную плоскость выгодно, хотя совершаемая работа превышает изменение потенциальной энергии тела.

Физическая величина, показывающая какую долю составляет полезная работа, необходимая для поднятия груза на высоту , от полной работы, совершенной при движении этого груза по наклонной плоскости длины , носит название коэффициента полезного действия наклонной плоскости ().

При наличии силы трения

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

ПОДЪЕМА ТЕЛА ПО ШЕРОХОВАТОЙ НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

от чего зависит коэффициент полезного действия наклонной плоскости

;

; (*)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментально установить зависимость коэффициента полезного действия наклонной плоскости от массы поднимаемого груза. Сравнить полученные результаты с теоретическими.

ИДЕЯ РАБОТЫ

Согласно формуле (*) коэффициент полезного действия наклонной плоскости не должен зависеть от массы поднимаемого груза, но должен зависеть от угла наклона плоскости и коэффициента трения скольжения.

Чтобы исследовать интересующие нас зависимости, необходимо изменяя один из параметров(в нашем случае, массу груза), оставлять остальные постоянными(в нашем случае, угол наклона плоскости, род соприкасающихся поверхностей).

Так, устанавливая, как зависит КПД плоскости от массы поднимаемого груза, необходимо в разных опытах не изменяя угла наклона плоскости и оставляя одними и теми же соприкасающиеся поверхности, нагружать поднимаемое тело.

Для расчета значения коэффициента полезного действия наклонной плоскости необходимо будет воспользоваться формулой:

где: — масса поднимаемого по плоскости груза;

— высота наклонной плоскости;

— длина наклонной плоскости;

— сила тяги, необходимая для равномерного движения

тела вверх вдоль наклонной плоскости.

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

И ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. При втягивании груза на наклонную плоскость следует следить, чтобы показания динамометра были примерно постоянными, значение силы, фиксируемой им, изменялось не скачкообразно (т. е. тянуть груз нужно равномерно).

2. В опытах при измерении силы тяги следует пользоваться чувствительным динамометром. Предварительно необходимо определить цену его деления.

Если динамометр предназначен не только для измерения сил, но и масс тел, то, возможно, что шкала его проградуирована в единицах массы — граммах.

Осуществляя перевод показаний в ньютоны, следует исходить из соотношений: ; 1Н=0,1кг · 9,8м/с2.

На тело массой 100 г приближенно действует сила тяжести 1 Н.

На тело массой 50 г приближенно действует сила тяжести 0,5 Н.

3. Для получения хороших значений КПД целесообразно использовать значительно отличающиеся друг от друга значения высот наклонной плоскости и масс поднимаемого груза. Чем больше будет разница между этими величинами, тем яснее представится зависимость КПД от соответствующих параметров.

4. Чтобы брусок не переворачивался при движении, ведерко с грузом лучше устанавливать в крайнее отверстие бруска (как показано на схеме):

Если ведерко выскакивает из отверстия, можно закрепить его пластилином.

ЗАДАНИЯ

1. Изготовьте из предложенного оборудования наклонную плоскость, как показано на рисунке.

от чего зависит коэффициент полезного действия наклонной плоскости

2. Исследуйте зависимость КПД наклонной плоскости от массы тела, нагружая его с помощью набора грузов, пользуясь формулой (**).

Данные занесите в таблицу:

материал

соприкасающихся поверхностей

масса бруска

, кг

высота

накл.

плоск.

, м

длина

плоск.

, м

сила

тяги

, Н

3. Постройте экспериментальный график зависимости КПД от массы поднимаемого груза.

4. Сделайте выводы.

5.Объясните полученные результаты.

Автор: admin. Рубрики:

Всякая всячина

. Опубликовано: Апрель 19th, 2013

Задача на расчёт КПД наклонной плоскости. Вопросы подобного типа вполне могут встретиться и на ЕГЭ, и на ГИА. Задачи этого типа — не самые сложные. Но, как и при решении любой задачи, есть некоторые нюансы, которые надо знать.

По наклонному помосту длиной 8 м и высотой 1,6 м втаскивают груз массой 225 кг. Найдите КПД наклонной плоскости, если коэффициент трения равен 0,1.

Как и любую другую задачу на расчёт КПД, эту задачу необходимо начинать решать с записи формулы для определения КПД (коэффициента полезного действия).

Конкретно для решения этой, ещё нужно нарисовать рисунок.

Далее требуется определить, какая работа является полезной, а какая работа затраченная.

Полезная работа — это то, что необходимо выполнить в задаче (здесь — поднять тело на высоту h). Затраченная работа — это работа, при совершении которой часть энергии идёт на работу по преодолению силы трения.

Записываем формулы для определения работы полезной и работы затраченной.  И, используя алгоритм для решения задач на законы динамики, вычисляем силы, которые надо приложить для выполнения работы.

Важно! При определении работы полезной и работы затраченной задайте вопрос: что необходимо сделать в задаче и за счёт чего эта задача может быть выполнена. Таким образом можно очень быстро понять, где какую работу (энергию) подставлять в формулу для расчёта КПД.

И не только наклонной плоскости.

Вы можете

оставить комментарий

, или поставить

трэкбек

со своего сайта.

Виртуальная лабораторная работа «Определение зависимости КПД от угла наклонной плоскости».

Цель работы: установить зависимость величины КПД от угла наклонной плоскости.

Приборы и материалы: доска, динамометр, линейка, брусок, штатив.

Ход работы:
1. Определите с помощью динамометра вес бруска Р.
2. Закрепите доску в лапке штатива в наклонном положении под углом.
3. Положите брусок на доску, прикрепив к нему динамометр.
4. Перемещайте брусок вверх по наклонной доске.
5. Измерьте силу тяги F.
6. Измерьте с помощью линейки путь S, пройденный бруском по доске, и высоту h, на которую он был поднят.
7. Вычислите полезную работу по формуле п, а затраченную по формуле з=.
8. Определите КПД наклонной плоскости для случая когда угол равен 30 градусам.
9. Повторите опыт и расчеты №2-№8 для угла 45 градусов.
10. Результаты измерений и вычислений занесите в тетрадь.
11. Сравните КПД наклонных плоскостей с разными углами наклона. Сделайте вывод.

Рекомендации к лабораторной работе:

1. Лабораторная работа представляет собой flash-анимацию, поэтому в Вашем браузере должен быть установлен flash-проигрыватель.
2. Когда вводите свое значение не забывайте нажимать «Готово», в противном случае Ваше значение не сохранится.
3. Если Вы планируете сдавать Вашу лабораторную на оценку учителю, то отчет должен быть оформлен по всем правилам (название, цель, приборы и материалы, таблица со значениями, вычисления (если необходимо) и вывод).
4. Удачи!

ОТКРЫТЬ АНИМАЦИЮ ВО ВЕСЬ ЭКРАН (ОТКРОЕТСЯ В НОВОЙ ВКЛАДКЕ (в GoogleChrome скачается))

от чего зависит коэффициент полезного действия наклонной плоскости

Виртуальная лабораторная работа «Определение зависимости КПД от угла наклонной плоскости».

Цель работы: установить зависимость величины КПД от угла наклонной плоскости.

Приборы и материалы: доска, динамометр, линейка, брусок, штатив.

Ход работы:
1. Определите с помощью динамометра вес бруска Р.
2. Закрепите доску в лапке штатива в наклонном положении под углом.
3. Положите брусок на доску, прикрепив к нему динамометр.
4. Перемещайте брусок вверх по наклонной доске.
5. Измерьте силу тяги F.
6. Измерьте с помощью линейки путь S, пройденный бруском по доске, и высоту h, на которую он был поднят.
7. Вычислите полезную работу по формуле п, а затраченную по формуле з=.
8. Определите КПД наклонной плоскости для случая когда угол равен 30 градусам.
9. Повторите опыт и расчеты №2-№8 для угла 45 градусов.
10. Результаты измерений и вычислений занесите в тетрадь.
11. Сравните КПД наклонных плоскостей с разными углами наклона. Сделайте вывод.

Рекомендации к лабораторной работе:

1. Лабораторная работа представляет собой flash-анимацию, поэтому в Вашем браузере должен быть установлен flash-проигрыватель.
2. Когда вводите свое значение не забывайте нажимать «Готово», в противном случае Ваше значение не сохранится.
3. Если Вы планируете сдавать Вашу лабораторную на оценку учителю, то отчет должен быть оформлен по всем правилам (название, цель, приборы и материалы, таблица со значениями, вычисления (если необходимо) и вывод).
4. Удачи!

ОТКРЫТЬ АНИМАЦИЮ ВО ВЕСЬ ЭКРАН (ОТКРОЕТСЯ В НОВОЙ ВКЛАДКЕ (в GoogleChrome скачается))

от чего зависит коэффициент полезного действия наклонной плоскости