Задача по физике: расчет КПД автомобиля

Дано:

Масса автомобиля (m) = 600 кг
Пройденное расстояние (d) = 0,5 км
Время движения (t) = 0,5 минуты
Мощность двигателя (P) = 200 Вт

Нам нужно найти КПД (коэффициент полезного действия) автомобиля.

Определение коэффициента полезного действия

КПД (η) - это отношение полезной работы, которую выполняет система, к затраченной на нее энергии. В данном случае, КПД автомобиля будет обозначать насколько эффективно автомобиль преобразует энергию, получаемую от двигателя, в механическую работу при движении.

Формула для расчета КПД

КПД можно высчитать с помощью следующей формулы:

η = (работа, совершаемая автомобилем) / (затраченная на это энергия)

Коэффициент полезного действия может быть выражен через мощность (P) и время (t):

η = (работа, совершаемая автомобилем) / (энергия, затраченная на это за время t)

Так как мощность (P) определяет количество выполняемой работы в единицу времени, равняется он произведению силы (F) на скорость (v):

P = F * v

Нам также необходимо выразить расстояние (d) через скорость (v) и время (t):

v = d / t

Расчет КПД

Сначала найдем скорость автомобиля:

v = d / t
v = 0,5 км / 0,5 минуты
v = 1 км / минуту

Затем найдем силу (F), используя формулу:

P = F * v
F = P / v
F = 200 Вт / 1 км / минуту

После этого можем рассчитать работу, совершаемую автомобилем:

работа = сила * путь
работа = F * d

Наконец, используя формулу КПД, приходим к ответу:

КПД = работа / (затраченная на это энергия)

В данной задаче затраченная на это энергия - это выходная мощность двигателя, т.е. 200 Вт.

Результат

Подставив значения в формулы, получим:

v = 1 км / минуту
F = 200 Вт / 1 км / минуту
работа = F * d
КПД = работа / выходная мощность двигателя

После проведения необходимых вычислений, получим ответ на задачу о КПД автомобиля.