Một búa máy có khối lượng 500kg rơi từ độ cao 2m và đóng vào cọc , làm cọc ngập thêm vào đất 0,1m. Lúc đóng cọc lực tác dụng trung bình bằng 80000N. Tính hiệu suất của máy. Lấy g=10m/s2
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Chọn đáp án D
Công của búa máy chính là phần thế năng tích trữ tại một độ cao nhất định, (mốc thế năng tại mặt đất):
A 1 = m g h
Công làm lún cọc thêm vào đất: A 2 = F . s
Hiệu suất: H = A 2 A 1 .100 = F . s m g h .100 = 8.10 4 .0 , 1 500.10.2 .100 = 80 %
\(W_t=mgh=5000.2=10000\left(J\right)\)
\(W_t=F_c.s=10000\Rightarrow F_c=\dfrac{10000}{0,1}=10^5\left(N\right)\)
1. Độ lớn lực cản của đất vào cọc:
−Ac=mgh⇔Fc.s=mgh⇒Fc=mghs=500.10.20,1=10000N
Ap=mgh=|Ac|
a. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có: Wt2 = Q + Wđ1 + Wđ’2
Sau đó động năng W’đ2 của vật nặng lại chuyển động thành thế năng W’t2 khi nó nảy lên độ cao h: Wđ’2 = W’t2
Từ đó động năng Wđ1 vật nặng truyền cho cọc:
Wđ1 = Wt2 – Q – W’t2
Theo bài ra: Wt2 = m2gh0; W’t2 = m2gh;
Q = 0,2 Wđ2 = 0,2Wt2 = 0,2 m2 gh0;
Wđ1 = m2g (h0 – 0,2h0 – h).
Mà m2 = 50kg; g = 10m/s2; h0 = 7m; h = 1m Wđ1 = 2300J
b. Theo định luật bảo toàn năng lượng, khi cọc lún xuống, động năng Wđ1 và thế năng Wt1 của nó giảm (chọn mốc thế năng tại vị trí ban đầu), biến thành nội năng của cọc và đất (nhiệt và biến dạng), độ tăng nội năng này lại bằng công Ac của lực cản của đất;
Ta có: Wđ1 + Wt1 = Ac.
Theo đề bài ta có: Wđ1 = 2300J; Wt1 = m1g.s;
Ac = Fc . s (Fc là lực cản trung bình của đất), với s = 10cm = 0,1m.
Fc = 23100N.
c. Hiệu suất của động cơ: H = A c i A t p
Công có ích Acó ích của động cơ là công kéo vật nặng m2 lên độ cao h0 = 7m kể từ đầu cọc, công này biến thành thế năng Wt2 của vật nặng:
Acó ích = m2gh0. Công toàn phần của động cơ tính bằng công thức:
At phần = ℘ . t, với ℘ = 1,75kW = 1750W.
T = 5s. H = 40%.
Đáp án D
- Vận tốc của búa máy ngay trước khi va chạm là:
- Áp dụng định luật bảo toàn động lượng của hệ khi va chạm mềm
- Chọn mốc thế năng tại vị trí va chạm
Khi hệ chuyển động lún sâu vào đất có lực cản tác dụng nên độ biến thiên cơ năng bằng công lực cản của đất tác dụng
Cơ năng của hệ vật lúc bắt đầu (ngay sau va chạm)
Cơ năng của hệ vật sau khi lún sâu vào đất 5cm là
Do vật chịu tác dụng thêm lực cản cơ năng của vật sẽ biến đổi. Công của các lực cản bằng độ biến thiên của cơ năng.
<=> Fc=325000 N
D
Công của búa truyền cho cọc: A = 80%.10m.h = 0,8.1000.5 = 4000J
Cọc bị đóng sâu vào đất là d = A/F = 4000/10000 = 0,4m
B
Công búa máy đã truyền cho cọc: A = 80%. 10m.h = 0,8.200.10.5 = 8000J
Lực cản của đất đối với cọc là: F = A/s = 8000/0,5 = 16000N
B
Cơ năng của quả nặng trước khi chạm cọc: W = Ph = 10mh = 1000.5 = 5000J.
Cơ năng máy đã truyền cho cọc: A = 0,8W = 0,8.5000 = 4000J
Lực cản của đât đổi với cọc là F= A/s = 4000/0,4 = 10000N
Công trọng lực của búa: \(A=mgh=500.10.2=10000J\)
Công do trọng lực đóng cọc thực hiện \(A_1=F.s=80000.0,1=8000J\)
Hiệu suất \(H=\frac{A_1}{A}=\frac{8000}{1000000}=0,8=80\%\)