На коротком плече рычага укреплён груз массой 100 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 8 см, к длинному плечу рычага

На короткий рычаг действует сила F1 = mg = 100 кг * 10 м/с2 = 1000 Н.При подъеме на высоту h1 = 8 см была выполнена работа полезная работа А1:A1 = F1 * h1 = 1000 Н * 0,08 м = 80 Дж.На подъем груза была затрачена работа А2 силы F2 = 200 Н:А2 = F2* h2 = 200 Н * 0,5 м = 100 Дж, где h2 — перемещение точки приложения силы.КПД рычага равно отношению полезной работы к затраченной:η = (А1 / A2) * 100% = (80 Дж / 100 Дж) * 100% = 80%.Ответ: 80%.

  Обозначения

   F1 = 200 Н, сила, приложенная к точке A длинного плеча рычага;   S1 = 50 см = 0,5 м, высота, на которую опустилась точка A;   F2, сила, действующая на груз со стороны короткого плеча рычага;   S2 = 8 см = 0,08 м, высота, на которую был поднят груз;   m = 100 кг, масса груза.

  Совершенная и полезная работа

   Точка A длинного плеча рычага (см. рис. http://bit.ly/2i5Rorh), к которой приложена сила F1, опустилась на высоту S1. Следовательно, работа, совершенная силой F1, равна:

      A1 = F1 * S1;

      A1 = 200 * 0,5 = 100 (Дж).

   Из условия задачи предполагается, что движение груза равномерно, поэтому сила F2, действующая со стороны короткого плеча рычага на груз компенсируется силой его тяжести:

      F2 = mg,

следовательно, полезная работа, совершенная силой F2 на груз, равна:

• A2 = F2 * S2;
• A2 = mg * S2;
• A2 ≈ 100 * 10 * 0,08 = 80 (Дж).

  Коэффициент полезного действия

   Коэффициент полезного действия (КПД) это отношение в процентном выражении полезной работы к выполненной работы. В нашем примере выполненная работа - A1, а полезная работа - A2. Поэтому, отношение этих величин и будет КПД рычага:

      K = A2 : A1;

      K = 80 : 100 = 0,8;

      K = 80 %;

 

   Ответ: 80%.