Examen de ingreso a la escuela secundaria de 2009 Tema 2 de Física: Cálculo de la eficiencia mecánica
1. Objetivos de la revisión: 1. Comprender las características de varias máquinas simples: palancas, poleas y planos inclinados 2 Para hacer Cálculos simples y fáciles de responder sobre la eficiencia mecánica 3. Aprenda cálculos completos sobre la eficiencia mecánica
2 Reserva de conocimientos:
1. el trabajo realizado para superar ___________ es trabajo útil, y el trabajo realizado por la fuerza de tracción real es ________. Entonces la fórmula de cálculo de la eficiencia mecánica se puede escribir como η=_____________.
2. dos Los factores necesarios son y , respectivamente, y la fórmula para calcular el trabajo es W= . La fórmula para realizar un trabajo contra la gravedad es W= y la fórmula para realizar un trabajo contra la resistencia es W=.
3. La fórmula para calcular la eficiencia mecánica es.
3. Análisis de ejemplos típicos:
1. Cálculo simple de la eficiencia mecánica del bloque de poleas.
Ejemplo 1: Utilice el bloque de poleas como se muestra en Figura 1 para convertir lo pesado. Un objeto de 6 × 102 N se eleva 2 m a una velocidad constante, el trabajo realizado por la fuerza de tracción es 2 × 103 J y el tiempo empleado es 20 s. Encuentre:
(1) Trabajo útil; (2) Potencia de la fuerza de tracción; (3) Eficiencia mecánica del bloque de poleas.
Práctica de seguimiento: 1. La Figura 1 es un gráfico del experimento de Wu Shi que mide la eficiencia mecánica del bloque de polea. La masa del peso es de 200 gy la masa de cada polea es de 50 g, excluyendo la cuerda. y polea, la fricción entre los ejes de la polea, usando el juego de poleas para hacer que el código del gancho se eleve 10 cm en línea recta a una velocidad constante, entonces la fuerza de tracción humana es N, el trabajo efectivo es J, el trabajo extra es J, y la eficiencia mecánica es.
2. Utilice el bloque de polea como se muestra en la siguiente figura para levantar el objeto pesado, independientemente del peso de la cuerda y la fricción.
(1) Cuando el peso del objeto es 150 N, la fuerza de tracción en el extremo de la cuerda es 60 N ¿Cuál es la eficiencia mecánica del bloque de polea en este momento?
(2) Cuando el peso levantado es de 300 N y se eleva 2 m a una velocidad constante en 10 s, ¿cuál es la potencia de tensión del extremo de la cuerda?
2. Cálculo de la eficiencia mecánica del plano inclinado
Ejemplo: Como se muestra en la figura. La longitud de la pendiente es de 1 my la longitud es de 0,2 m. ; Para tirar del objeto A de 10 N desde la parte inferior de la pendiente hasta la parte superior de la pendiente con una velocidad constante, se requiere una fuerza paralela a la pendiente de 2,5 N. Entonces:
(1) ¿Cuál es? ¿La eficiencia mecánica de la pendiente?
(2) ¿Cuánto trabajo adicional se realiza para superar la fricción cuando el peso aumenta?
(3) Para mejorar la eficiencia mecánica de la pendiente plano inclinado, los estudiantes propusieron algunas sugerencias:
A Tirar del objeto pesado hasta la cima de la pendiente a mayor velocidad y a una velocidad constante
B. objeto hasta la parte superior de la pendiente a baja velocidad y a velocidad constante
C Utilice un plano inclinado suave con una longitud y altura de tabla constantes
Se recomienda ____________ (rellenar). en el número) puede lograr el propósito; la razón es: __________________
Práctica de seguimiento: 1. Como se muestra en la figura El dispositivo tira un objeto que pesa 100 N desde la parte inferior de la pendiente hasta la parte superior a una velocidad constante. velocidad. Se sabe que la longitud del plano inclinado es de 5 m, la altura es de 2 m y la fuerza de tracción F = 50 N, entonces la eficiencia mecánica del dispositivo es ( )
2. Como se muestra en la figura , coloque un bloque de madera con un volumen de 2,0 × 10-3 m3. Cuando el bloque se levanta a velocidad constante a lo largo de la pendiente, la lectura del medidor de fuerza del resorte es 4 N. La madera de pino se mueve 1 m a lo largo de la pendiente y el ascenso. la altura es de 30 cm. Encuentra:
(1) La gravedad del bloque de pino.
(2) Eficiencia mecánica del plano inclinado.
(g=10N/kg, ρ madera=0,5×103kg/m3)
3. Cálculo integral de la eficiencia mecánica
Ejemplo 3. Una piedra con una masa de 6 kg se hunde en el En el fondo de un recipiente lleno de agua, un compañero usa una polea para levantar una piedra 1 m fuera del agua con velocidad constante, pero la piedra no sale del agua. Como se muestra en la figura, se sabe que la tensión. en el extremo libre de la cuerda hay 25N. Encuentre el movimiento de la piedra durante su ascenso:
(1) ¿Cuál es la fuerza de flotación sobre la piedra?
(2) ¿Cuánto trabajo realiza la tensión en el extremo libre de la cuerda?
(3) ¿Cuál es la eficiencia mecánica de la polea móvil? (ρpiedra=3×103kg/m3, g=10N/kg)
Prueba estándar
1 Como se muestra en la Figura 3, el peso del objeto G es 600 N. para levantar el peso el objeto se levanta 5 m a velocidad constante, la fuerza de tracción F utilizada es 250 N, y la eficiencia mecánica de la polea es ____________ si no se considera la fricción, cuando el peso del objeto que se levanta aumenta, el La eficiencia mecánica de la polea será ___________ (opcional "hacerse más grande", "hacerse más pequeña" o "sin cambios").
2. Una persona suele utilizar una rampa para llevar objetos pesados al coche. Como se muestra en la Figura 5, la altura del compartimiento del automóvil es h=1,5 m y la longitud del plano inclinado es s=3 m. Ahora se usa la fuerza F para tirar del peso de la canasta pesada G=1800 N hacia el automóvil en. una velocidad constante a lo largo del plano inclinado. Si no se incluye la fricción, la fuerza de tracción F es ______N; si la fuerza de tracción real F’=1200N, entonces la eficiencia mecánica de la superficie inclinada es _______%.
3. Como se muestra en la Figura 6, se utiliza una polea móvil para tirar de un objeto A para que se mueva uniformemente en línea recta en el plano horizontal a una velocidad de 0,5 m/s. es 20 N, y la resistencia de fricción que recibe es el peso del objeto 0,2 veces, y la fuerza de tracción horizontal es 2,5 N, entonces el trabajo realizado por la fuerza de tracción en 2 s es _______ y la eficiencia mecánica de la polea es. ______ (sin contar la gravedad de la polea)
4. Lo siguiente sobre potencia y eficiencia mecánica Entre las afirmaciones, la correcta es ( )
A. Una máquina con gran potencia debe realizar mucho trabajo B. Una máquina que sí trabaje rápidamente debe tener una potencia elevada
C. Una máquina con alta eficiencia debe tener alta potencia D. Una máquina que hace más trabajo debe tener alta eficiencia
5. Respecto a la eficiencia mecánica, cuál de las siguientes afirmaciones es correcta ( )
A mayor trabajo útil, mayor será. eficiencia mecánica de la máquina B .Cuanto mayor sea el trabajo adicional, menor será la eficiencia mecánica de la máquina
C Cuanto mayor sea el trabajo total, menor será la eficiencia mecánica de la máquina
>D. La relación entre trabajo útil y trabajo total Cuanto mayor, mayor es la eficiencia mecánica de la máquina
6 Para dos máquinas A y B, la eficiencia mecánica de A es del 70% y la eficiencia mecánica. de B es 50% ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
A. Usar la máquina A para realizar el trabajo ahorra esfuerzo B. La máquina A trabaja rápidamente.
C. Al mismo tiempo, la máquina A completa más trabajo D. El trabajo adicional de la máquina B representa una proporción mayor del trabajo total.
7. En el experimento de "medir la eficiencia mecánica del conjunto de poleas", Xiaoxue y Xiaohong ensamblaron el dispositivo experimental como se muestra en la Figura 8. Registraron las posiciones del código de gancho y el dinamómetro de resorte respectivamente. .
(1) Xiaohong____________ tira del dinamómetro de resorte hacia arriba para elevar el código del gancho, y el dinamómetro de resorte lee la fuerza de tracción como 0,5 N. Al mismo tiempo, Xiaoxue mide la altura levantada del gancho. según el código es 0,1 m. Las medidas anteriores son exactas. Otras cantidades físicas medidas y datos calculados son los siguientes:
Peso del código del gancho (N) Altura levantada por el dinamómetro de resorte (m) Trabajo útil (J). ) Trabajo total (J) Eficiencia mecánica
2 0,4 0,2 0,2 100
(2) Xiaoxue y Xiaohong midieron la eficiencia mecánica del conjunto de poleas como 100 y se dieron cuenta de que había un error, por favor ayude a descubrir el motivo ____________________
(3) La eficiencia mecánica del grupo de poleas es en realidad _____
(4) Si el peso del gancho de elevación aumenta a 6N, entonces la eficiencia mecánica del bloque de poleas _______ (opcional para volverse más grande, más pequeña o sin cambios)
8 Como se muestra en la Figura 9, el objeto pesa 180 N, la polea móvil pesa 20 N y el el peso de la cuerda y la fricción no se cuentan. En la fuerza de tracción Bajo la acción de F, el objeto se eleva a una velocidad constante de 0,1 m/s. Encuentre: (1) la fuerza de tracción F (2) la potencia de tracción. fuerza; (3) la eficiencia mecánica de la polea móvil.
9. Como se muestra en la Figura 10, la grúa en el sitio de construcción depende de motores eléctricos para levantar mercancías que pesan 103 N. del motor es 4A y la resistencia es 20Ω Cuando el motor funciona normalmente, la fuerza de tracción sobre la cuerda es 500N. En un minuto, la carga se levantó 6 m a velocidad constante. Pregunte: (1) ¿Cuál es la eficiencia mecánica del bloque de poleas? (2) ¿Cuál es la potencia nominal del motor?
10. Alguien está en la orilla del río, usando los grandes árboles de la orilla y usando el juego de poleas para tirar de la cuerda y hacer que el bote estacionado en el agua atraque a una velocidad constante. Se sabe que el bloque de poleas se compone de una polea fija y dos poleas móviles (no se incluye el peso de la polea ni del tirante). La masa total del barco es 7,92 × 103 kg cuando el barco se mueve a velocidad constante. velocidad, la resistencia del agua es 0,01 veces el peso del barco, la fuerza de tracción del grupo de poleas en el barco siempre es horizontal a la fuerza de la persona que tira de la cuerda. Si la fuerza de tracción de la persona es 220 N, la velocidad del barco que se acerca a la orilla es 0,3 m/S, (g=10 N/kg), encuentre:
(1) Eficiencia mecánica del bloque de poleas.
(2) El poder de una persona tirando de la cuerda.
Respuesta
Ejercicio de seguimiento: 1. 1, 0,5N, 0,1J, 0,05J, 66,7%
2. (1) 83,3% (2) 66
2. 1, 40% 2. (1) 10 (2) 75%
3. 1, 1: 5 2. (1) 20N, (2) 50J (3) 80%
Prueba estándar:
1. 80%, más grande 2. 10, 5 3. 80%, 300J 4. 900N, 75% 5. 5J, 80 % 6. B7. D8. D9. B10. (1) Vertical a velocidad constante (2) La altura de elevación del dinamómetro de resorte debe ser de 0,5 m (3) 80 % (4) Incrementada
11. (1) 100N (2) 20W (3) 90%
12. (1) 66,7%, (2) 470W (la energía eléctrica consumida por el motor es la suma de la energía mecánica y la energía térmica generada)
13. (1) 3×104N, más cercano (según la condición de equilibrio del apalancamiento) (2) 7×104J, 50%
14 7×104Pa, 72000J
15. (1)90%, (2)264W (calculado según la fórmula derivada P=Fv)
16. (1) 60%, (2) 1500W
17.