Лабораторная: определение КПД наклонной плоскости

Лабораторная: определение КПД наклонной плоскости

Лабораторная работа — экспериментально измерить КПД наклонной плоскости.

Цель работы

Измерить КПД наклонной плоскости и убедиться, что он меньше 100%.

Оборудование

• доска (наклонная плоскость)
• штатив
• брусок
• динамометр
• линейка (измерительная лента)

Ход работы

1. Измерьте массу бруска $m$ с помощью динамометра (или весов).

2. Измерьте высоту наклонной плоскости $h$ (высота подъёма).

3. Измерьте длину наклонной плоскости $l$.

4. Равномерно тяните брусок вверх по наклонной плоскости динамометром. Запишите силу тяги $F$.

5. Вычислите полезную работу: $A_{\text{пол}} = mgh$

6. Вычислите затраченную работу: $A_{\text{затр}} = F l$

7. Вычислите КПД: $\eta = \frac{A_{\text{пол}}}{A_{\text{затр}}} \cdot 100\% = \frac{mgh}{F l} \cdot 100\%$

Пример данных

Расчёт:

• $A_{\text{пол}} = 0{,}2 \cdot 10 \cdot 0{,}2 = 0{,}4\,\text{Дж}$
• $A_{\text{затр}} = 0{,}8 \cdot 0{,}8 = 0{,}64\,\text{Дж}$
• $\eta = 0{,}4 / 0{,}64 \cdot 100\% \approx 63\%$

Вывод

КПД наклонной плоскости меньше 100% — часть работы тратится на преодоление трения бруска о доску.

Чем более гладкая доска и меньше трение, тем выше КПД.

Анализ

• Если изменить угол наклона плоскости (увеличить или уменьшить) — изменится ли КПД? Почему?
• Как уменьшить трение и повысить КПД? (смазка, полировка)

Вопросы для самопроверки

1. Какова цель лабораторной работы?
2. Как измерить полезную работу?
3. Как измерить затраченную работу?
4. Почему КПД в опыте меньше 100%?
5. Как повысить КПД наклонной плоскости?