Лабораторная работа «Измерение кпд наклонной плоскости»
Задание
Исследуйте зависимость КПД наклонной плоскости и выигрыша в силе, получаемого с ее помощью, от угла наклона плоскости к горизонту.
Метод выполнения работы
КПД любого простого механизма равен отношению полезной работы Апол к совершенной работе Асов. КПД обычно выражается в процентах:
При отсутствии трения КПД простого механизма, в том числе и наклонной плоскости, равен 100%. В этом случае, работа совершенная силой F, приложенной к телу и направленной вдоль наклонной плоскости вверх, равна полезной работе.
Апол= Асов
Обозначив путь, пройденный телом вдоль наклонной плоскости, через L, высоту подъема – h, получим: Апол= Fт h Асов= FL FL=Fт h,
где F- сила тяги, Fт- сила тяжести, действующая на брусок.
При этом выигрыш в силе равен:
В реальных условиях действие силы трения снижает КПД наклонной плоскости и уменьшает выигрыш в силе.
Для определения КПД наклонной плоскости и выигрыша в силе, полученного с ее помощью, следует использовать выражения:
и
Целью работы является измерение КПД наклонной плоскости и выигрыша в силе при разных углах α ее наклона к горизонту.
Оборудование: деревянная доска, деревянный брусок, штатив, динамометр, измерительная лента, транспортир, набор грузов.
П
орядок
выполнения работы
1. Соберите установку по рисунку. Измерьте высоту h (α1=30о) и длину L наклонной плоскости.
2. Вычислите максимально возможное значение выигрыша в силе, получаемого при заданном наклоне плоскости:
3. Положите брусок на наклонную плоскость. Прикрепив к нему динамометр, равномерно тяните его вверх вдоль наклонной плоскости. Измерьте силу тяги F.
4. Измерьте с помощью динамометра силу тяжести FТ, действующую на брусок, и найдите экспериментальное значение выигрыша в силе, полученного с помощью наклонной плоскости:
5.Вычислите КПД наклонной плоскости при заданном угле наклона
6. Повторите измерения при углах наклона плоскости α2=45о , α3=60о.
7.Результаты измерений и расчетов занесите в таблицу.
№опыта |
α, о |
L,м |
h,м |
Кmax |
FТ, Н |
F,Н |
К |
η,% |
1 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
45 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы.
1. С какой целью применяют наклонную плоскость?
2. Каким образом можно увеличить КПД наклонной плоскости?
3.Каким образом можно увеличить выигрыш в силе, получаемый с помощью наклонной плоскости?
4. Зависит ли КПД наклонной плоскости от массы груза?