Визначення коефіцієнту корисної дії похилої площини

Лабораторна робота № 1.

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТУ КОРИСНОЇ ДІЇ ПОХИЛОЇ ПЛОЩИНИ Мета роботи: Дослідити, як залежить к. к. д. похилої площини та виграш в силі, що одержують з її допомогою, від кута нахилу площини до горизонту.

Прилади і матеріали: дерев’яна дошка, дерев’яний брусок, штатив, динамометр, рулетка, транспортир.

Теоретичні відомості

Коефіцієнт корисної дії (к. к. д.) будь-якого простого механізму дорівнює відношенню корисної роботи до виконаної роботи. К. к. д. звичайно виражають у процентах:

(1).

Якщо тертя відсутнє, то к. к. д. простого механізму, в тому числі і похилої площини, дорівнює одиниці (100%). В цьому випадку робота, яку виконала сила F, що прикладена до тіла і яка направлена вздовж похилої площини вгору, дорівнює корисній роботі:

.

Позначимо шлях, пройдений тілом вздовж похилої площини, через l; виконана робота дорівнює:

.

Якщо тіло піднялось на висоту h, то корисна робота дорівнює приросту потенціальної енергії тіла:

У випадку відсутності тертя:

. (2).

Виграш в силі - це відношення. Якщо тертя немає, то з виразу (2) одержимо: похилий площина брусок корисний.

. (3).

В реальних умовах дія сили тертя зменшує як к. к. д. похилої площини, так і виграш в силі. К. к. д. реальної похилої площини знайдемо з виразу:

а виграш в силі:

. (5).

В роботі необхідно визначити к. к. д. похилої площини і виграш в силі при різних кутах нахилу площини до горизонту.

Хід роботи

• 1. Зберіть установку за рис. 1. Виміряйте висоту h і довжину похилої площини l для кута =15⁰ (див. рис. 2).
• 2. Обчисліть максимально можливий виграш в силі, що має місце при вказаному куті :

. (6).

• 3. Підвісивши брусок до динамометра, визначте силу тяжіння mg, що діє на брусок.
• 4. Покладіть брусок на похилу площину. Приєднайте до бруска динамометр і рівномірно тягніть брусок динамометром вгору вздовж похилої площини. Виміряйте силу F.
• 5. Обчисліть за формулою (5) виграш в силі, який одержано за допомогою похилої площини.
• 6. Обчисліть за формулою (4) к. к. д. похилої площини.
• 7. Повторіть вимірювання при кутах нахилу площини, що дорівнюють 30⁰ і 45⁰.
• 8. Результати вимірювань і обчислень можна подати у вигляді таблиці 1:

Таблиця 1.

Додаткове завдання

Знайдіть теоретичну залежність () і К() та порівняйте її з результатами експерименту.

Контрольні запитання

• 1. Які прості механізми ви знаєте? Як знайти для них виграш в силі?
• 2. З якою метою використовують похилу площину?
• 3. Як можна збільшити к. к. д. похилої площини?
• 4. Яким чином можна збільшити виграш в силі, що його дає похила площина?
• 5. Чи залежить к. к. д. похилої площини від маси бруска?
• 6. Поясніть одержану залежність к. к. д. похилої площини і виграшу в силі від кута нахилу площини.