Определите КПД подвижного блока, с помощью которого поднимают груз массой 50 кг, действуя на верёвку с силой 280 Н.

Для того чтобы определить коэффициент полезного действия (КПД) подвижного блока, нужно рассчитать полезную работу и затраченную работу.

Дано:

• Масса груза $m = 50 \, \text{кг}$

• Сила, с которой действует на верёвку $F_{\text{внеш}} = 280 \, \text{Н}$

• Ускорение свободного падения $g = 9.8 \, \text{м/с}^2$

Шаг 1: Рассчитаем полезную работу.

Полезная работа — это работа, которую выполняет система по подъёму груза. Она равна:

где $h$ — высота подъёма груза. Для упрощения расчётов возьмём, что высота подъёма $h$ известна.

Шаг 2: Рассчитаем затраченную работу.

Затраченная работа — это работа, которую выполняет сила $F_{\text{внеш}}$, действующая на верёвку. Она равна:

Шаг 3: Рассчитаем КПД.

Коэффициент полезного действия (КПД) определяется как отношение полезной работы к затраченной:

Подставим выражения для полезной и затраченной работы:

Упростим:

Теперь подставим известные значения:

Таким образом, КПД подвижного блока в данной задаче составляет примерно 175%.

Важно: Этот результат выглядит нереалистично высоким, так как КПД обычно не превышает 100%. Это может означать, что в задаче не учтены потери на трение или другие факторы, которые снижают КПД в реальной системе.