Номер №9, страница 219 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Лабораторные работы - номер №9, страница 219.

Условие.

Решение.

1) Какая работа больше — полная (совершённая) или полезная?
В реальных условиях полная (совершённая) работа $А_с$ всегда больше полезной работы $А_п$. Это связано с тем, что при движении бруска по наклонной плоскости часть совершённой работы затрачивается на преодоление силы трения, существующей между бруском и поверхностью плоскости. Таким образом, полная работа складывается из полезной работы (работа по подъёму груза на высоту $\text{h}$) и работы против силы трения $А_{тр}$: $А_с = А_п + А_{тр}$. Так как работа против силы трения всегда положительна ($А_{тр} > 0$), то и полная работа всегда будет больше полезной. В идеальном случае, при отсутствии трения, эти работы были бы равны.

Ответ: Полная (совершённая) работа всегда больше полезной.

2) Почему именно таково соотношение между полной работой и полезной работой?
Такое соотношение ($А_с > А_п$) является следствием закона сохранения энергии. Полная работа $А_с = F \cdot s$ — это энергия, которую мы затрачиваем, прикладывая силу $\text{F}$ на пути $\text{s}$. Полезная работа $А_п = P \cdot h$ — это та часть энергии, которая идёт на увеличение потенциальной энергии груза (подъём на высоту $\text{h}$). Разница между полной и полезной работой ($А_с - А_п$) не исчезает, а идёт на совершение работы против силы трения. Эта работа, в свою очередь, преобразуется во внутреннюю энергию (теплоту), нагревая брусок и наклонную плоскость. Таким образом, затраченная энергия (полная работа) всегда больше или равна полезной энергии (полезной работе) из-за неизбежных потерь на трение в любом реальном механизме.

Ответ: Соотношение обусловлено наличием силы трения. Часть полной работы расходуется на преодоление трения и преобразуется в тепловую энергию, поэтому полная работа всегда превышает полезную.

3) Чему равен коэффициент полезного действия наклонной плоскости?
Коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости, обозначаемый греческой буквой $\eta$ (эта), — это физическая величина, показывающая, какая часть от всей совершённой работы является полезной. Он равен отношению полезной работы $А_п$ к полной (совершённой) работе $А_с$.
Формула для расчёта КПД:
$\eta = \frac{А_п}{А_с}$
Подставляя выражения для работ, полученные в ходе лабораторной работы, получаем:
$\eta = \frac{P \cdot h}{F \cdot s}$
КПД является безразмерной величиной и часто выражается в процентах. Для этого полученное значение умножают на 100%:
$\eta = \frac{А_п}{А_с} \cdot 100\%$
В реальных условиях из-за потерь на трение КПД всегда меньше 1 (или 100%).

Ответ: Коэффициент полезного действия равен отношению полезной работы к полной работе: $\eta = \frac{А_п}{А_с} = \frac{P \cdot h}{F \cdot s}$.