КПД наклонной плоскости. Что такое КПД наклонной плоскости и как его вычислить?

КПД наклонной плоскости – это коэффициент полезного действия, показывающий, насколько эффективно наклонная плоскость позволяет поднимать груз при затрате меньшей силы по сравнению с прямым поднятием вверх. Иными словами, он отражает, какая часть затраченной работы превращается в полезную (подъём груза), а какая теряется на преодоление трения и других сопротивлений.

Суть работы наклонной плоскости:
Чтобы поднять груз на высоту $h$, без плоскости нужно приложить силу, равную весу груза $P = mg$. Если же использовать наклонную плоскость длиной $l$ и высотой $h$, то необходимая сила будет меньше и равна $F = \frac{mg \cdot h}{l}$ (в идеальном случае, без трения). Таким образом, наклонная плоскость облегчает работу за счёт увеличения пути.

Определение КПД:

• Полезная работа: $A_\text{п} = mgh$ (поднятие груза на высоту).

• Затраченная работа: $A_\text{з} = Fl$ (работа силы, приложенной к грузу по наклонной).

Подставляя:

С учётом трения:
Реальная сила на плоскости больше, чем в идеале, так как приходится преодолевать силу трения:

Поэтому КПД всегда меньше 100%.

Вывод:

• КПД наклонной плоскости всегда меньше 1 (или 100%).

• Чем меньше трение и шероховатость поверхности, тем выше КПД.

• Формула для вычисления:

То есть КПД показывает, насколько близко реальная наклонная плоскость подходит к идеальному механизму без потерь.