Коэффициент полезного действия механизмов.

Коэффициент полезного действия механизма

Составитель: Бычкова Т.В., учитель МБОУ СОШ №3 с.Хороль, Приморский край

ПОВТОРЕНИЕ

• Что означает термин «работа» в физике?
• Для чего введена эта физическая величина?
• В каких единицах измеряется работа?
• От чего зависит механическая работа?

Первые простейшие устройства появились в древности.

В афинской армии уже в V в. до н.э. применялись стенобитные машины – тараны, метательные приспособления – баллисты и катапульты.

Архимед жил в городе Сиракузы, основанном древними греками на юго-восточном побережье острова Сицилия. Архимеду приписывают около 40 изобретений.

Архимед изобрел зубчатый редуктор – устройство из нескольких колес, позволявшее с помощью совсем небольшой силы перемещать весьма значительные тяжести.

Он придумал «улитку» – водоподъемное колесо с «бесконечным» винтом внутри – архимедов винт.

Простые механизмы используются для совершения работы.

Используя тот или иной механизм, мы совершаем работу, всегда превышающую ту, которая необходима для достижения поставленной цели.

В соответствии с этим различают полную или затраченную работу А з и полезную работу Ап.

На практике совершенная с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной работы.

Что такое полная работа?

Рассматривая устройство и действие рычага, мы не учитывали трение, а так же вес рычага. В этих идеальных условиях, полная работа равна полезной.

Полная работа – учет не только усилий, прилагаемых чтобы, к примеру, сдвинуть камень, а так же усилий, прилагаемых для преодоления силы трения и прочих сил.

Коэффициент полезного действия

Отношение полезной работы к полной (затраченной) работе называется коэффициентом полезного действия механизма.

Сокращенно коэффициент полезного действия обозначается КПД и обычно выражается в процентах. Обозначается греческой буквой η (читается «эта»):

Закрепление

Вычислите КПД рычага, с помощью которого груз массой 245кг равномерно подняли на высоту 6см, при этом к длинному плечу рычага была приложена сила 500Н, а точка приложения этой силы опустилась на 0,3м.

Решение:

Дано:

m = 245кг

S ₁ = 6см

F ₂ = 500Н

S ₂ = 0,3м

СИ

0,06м

Найти:

Ƞ - ?

КПД механизма ƞ = · 100%

Полная (затраченная) работа Аз = F₂S₂

Полезная работа Ап = РS₁, Р = mg

P = 245кг · 9,8 Н/кг = 2401Н

Ап = 2401Н · 0,06м = 144,06Дж

Аз = 500Н · 0,3м = 150Дж

Ƞ = (144,06Дж : 150 Дж) · 100% = 96%

Ответ: ƞ = 96%

Ведро с песком массой 24,5кг поднимают при помощи неподвижного блока на высоту 10м, действуя на веревку силой 250Н. Вычислите КПД установки.

Дано:

Решение

m = 24,5кг

h = 10м

F = 250Н

КПД механизма ƞ = · 100% = · 100%

Р = mg

P = 24,5кг · 9,8 Н/кг = 240,1Н

Ƞ = (240,1Н : 250Н) · 100% = 96,04%

Ответ: ƞ ≈ 96%

Найти:

Ƞ - ?

Бочку вкатывают по наклонному помосту, прилагая усилие 240Н. Масса бочки 100кг, длина помоста 5м, высота помоста 1м. Найти КПД установки.

Дано:

Решение

F = 240Н

m = 100кг

L = 5м

h = 1м

Найти:

Ƞ - ?

КПД механизма ƞ = · 100%

Полная (затраченная) работа Аз = FL

Полезная работа Ап = Рh, Р = mg

P = 100кг · 9,8 Н/кг = 980Н

Ап = 980Н · 1м = 980Дж

Аз = 240Н · 5м = 1200Дж

Ƞ = (980Дж : 1200 Дж) · 100% ≈ 82%

Ответ: ƞ ≈ 82%

Домашнее задание

• П.65
• Упр.619,621 (Сборник задач по физике 7-9 класс, А.В. Перышкин

Литература и ресурсы

• Учебник Физика 7 класс , А.В. Перышкин
• Сборник задач по физике 7=9 класс, А.В. Перышкин
• Сборник задач по физике 7-9 класс, В.И. Лукашик
• Поурочные разработки по физике 7 класс, Н.С. Шлык
• Интернет-ресурсы