Наклонная плоскость является одним из простейших механизмов, который используется для перемещения грузов на определённую высоту с минимальными усилиями. Рассмотрим подробнее каждый из представленных вариантов, чтобы понять, какой из них верен.
1) Выигрыш в пути и проигрыш в работе:
Это утверждение неверно. Наклонная плоскость не изменяет работу, необходимую для подъёма груза на определённую высоту. Работа определяется как произведение силы на перемещение и на косинус угла между ними (W = F d cos(θ)). При использовании наклонной плоскости вы выигрываете в силе, но путь увеличивается, что компенсирует выигрыш в силе. Таким образом, работа остаётся неизменной в идеальных условиях (без трения).
2) Выигрыш в пути и проигрыш в силе:
Это утверждение тоже неверно. На самом деле наклонная плоскость увеличивает путь, по которому нужно переместить груз, но уменьшает силу, необходимую для этого перемещения. Выигрыш в пути здесь отсутствует; наоборот, путь становится длиннее.
3) Выигрыш в силе и проигрыш в пути:
Это утверждение верно. Наклонная плоскость уменьшает ту силу, которую нужно приложить, чтобы поднять груз на определённую высоту. Однако, чтобы компенсировать это уменьшение силы, груз приходится перемещать по более длинному пути. Например, если нужно поднять груз на высоту h, то по наклонной плоскости длиной L с углом наклона θ путь будет равен L = h / sin(θ). При этом сила, необходимая для подъёма, уменьшается пропорционально этому увеличению пути.
4) Выигрыш в силе и проигрыш в работе:
Это утверждение неверно по тем же причинам, что и первый вариант. Работа, необходимая для подъёма груза, остаётся неизменной в идеальных условиях, поскольку работа зависит только от высоты подъёма и веса груза, а не от того, каким образом этот подъём осуществляется.
Таким образом, правильный ответ — это выигрыш в силе и проигрыш в пути (вариант 3). Наклонная плоскость позволяет уменьшить силу, необходимую для подъёма груза, но увеличивает путь, по которому этот груз нужно перемещать.