У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Коэффициент полезного действия механизма
В данном разделе вы уже познакомились с устройством и принципом работы двух простых механизмов: рычага и блока. Используя эти механизмы, мы совершаем какую-то работу.
До этого мы рассматривали идеализированные условия. Учитывали только следующие величины: приложенная к механизму сила, вес поднимаемого тела, плечи сил рычага.
Мы не учитывали ни силу трения между деталями механизмов, ни веса самого рычага, ни веса веревки в блоке, с помощью которой мы поднимаем груз. Если в лабораторных условиях эти величины могут показаться незначительными, то, например, вес каната в блоке подъемного крана уже сложно назвать незначительной величиной.
Следовательно, и работу таких механизмов тогда нужно рассчитывать по-другому. Для этого в физике разделяют работу на полную и полезную, вводят понятие коэффициента полезного действия (КПД) механизма. На данном уроке мы познакомимся с этими величинами и рассмотрим решение задач с использованием КПД.
Затраченная и полезная работы
Введем новые определения. Какую работу называют полезной, какую — полной?
Полная (затраченная) работа ($A_з$) — это работа, совершенная приложенной силой.
Полезная работа ($A_п$) — это работа по поднятию груза или преодолению какого-либо сопротивления.
В идеальных условиях (какие мы рассматривали в прошлых уроках) полная работа будет равна полезной. Но на практике между этими величинами есть разница.
На практике совершенная с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной работы:
$A_п < A_з$, или $\frac < 1$.
Почему при применении механизмов для подъема грузов и преодоления какого-либо сопротивления полезная работа не равна полной?
Например, при использовании подвижного блока (рисунок 1) мы будем дополнительно совершать работу по поднятию самого блока, веревки, ее креплений, а также по преодолению силы трения в оси блока.
КПД механизма
Что такое коэффициент полезного действия механизма?
Коэффициент полезного действия механизма (КПД) — это отношение полезной работы к полной работе:
$КПД = \frac$.
КПД выражают в процентах и обозначают греческой буквой $\eta$ (“эта”):
Из этого определения следует, что КПД механизма всегда будет меньше $100\%$.
Ученые и инженеры при конструировании механизмов всегда стремятся увеличить их КПД.
Как можно увеличить коэффициент полезного действия?
Первое, что для этого делают — стремятся уменьшить вес механизмов и трение в их осях.
В ходе истории и научно-технического прогресса коэффициент полезного действия механизмов постепенно возрастал:
- парового двигателя — $1−8\%$;
- бензинового двигателя — $20−25\%$;
- электрического двигателя — $90−95\%$.
Как вы видите, на данный момент современные технологии обеспечивают достаточно высокий уровень КПД.
Примеры задач
Задача №1
Для поднятия груза массой $150 \space кг$ используют рычаг. Груз подняли на высоту $h_1 = 0.15 \space м$, приложив к длинному плечу рычага силу в $320 \space Н$. При этом точка приложения этой силы опустилась на $h_2 =0.8 \space м$. Рассчитайте коэффициент полезного действия рычага.
Дано:
$m = 150 \space кг$
$h_1 = 0.15 \space м$
$h_2 = 0.8 \space м$
$F = 320 \space Н$
$g = 9.8 \frac$
Показать решение и ответ
Решение:
Запишем формулу для нахождения КПД:
$\eta = \frac \cdot 100\%$.
Полная (затраченная) работа будет определяться приложенной силой:
$A_з = Fh_2 = 320 \space Н \cdot 0.8 \space м = 256 \space Дж$.
Полезная работа будет определяться работой по подъему груза весом $P = gm$ на высоту $h_1$:
$A_п = Ph_1 = gmh_1 = 9.8 \frac \cdot 150 \space кг \cdot 0.15 \space м = 220.5 \space Дж$.
Ответ: $\eta = 80\%$.
Задача №2
Используя неподвижный блок рабочий поднял груз массой $80 \space кг$ на высоту $7 \space м$ (рисунок 2). Найдите полную работу, совершенную рабочим, если КПД этого механизма $75\%$.
Дано:
$m = 80 \space кг$
$h = 7 \space м$
$\eta = 75\%$
$g = 9.8 \frac$
Показать решение ответ
Решение:
Запишем формулу для нахождения КПД:
$\eta = \frac \cdot 100\%$.
Выразим из нее полную (затраченную) работу:
$A_з = \frac$.
Полезная работа — это работа по подъему груза:
$A_п = Ph = gmh = 9.8 \frac \cdot 80 \space кг \cdot 7 \space м = 5488 \space Дж$.
Найдем полную работу:
$A_з = \frac \cdot 100\%= \frac \cdot 100\%= \frac \approx 7300 \space Дж = 7.3 \space кДж$.
Ответ: $A_з = 7.3 \space кДж$.