Прості механізми. Коефіцієнт корисної дії
Вітаю!
Розгадайте кросворд:
Прості механізми — це трудівники зі «стажем роботи» понад 30 століть, проте вони анітрохи не «постаріли», адже в кожному сучасному технічному пристрої обов’язково знайдеться простий механізм, і не один. Ці пристрої дозволяють змінити напрямок дії сили, отримати виграш у силі або відстані. А чи дають вони виграш у роботі?
Ви вже знаєте, що важелі з різними плечима та рухомі блоки дозволяють отримати виграш у силі, однак такий виграш дається не «задарма», адже, отримавши перевагу в силі, ми обов’язково програємо у відстані (рис. 36.1). Давнє так зване «золоте правило» механіки стверджує: «У скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані». А чи дійсно це так? Припустимо, що треба підняти вантаж на певну висоту. Щоб було зручніше, скористаємося нерухомим блоком. Для цього слід перекинути через блок мотузку, прив’язати до неї вантаж і, взявшись за вільний кінець мотузки, рівномірно тягти мотузку вниз (рис. 36.2). Нерухомий блок можна уявити як рівноплечий важіль, тому сила, з якою тягнуть мотузку, має дорівнювати вазі вантажу: F = P . Однак на практиці обертанню блока завжди заважає сила тертя, тому, щоб підняти вантаж, до вільного кінця мотузки слід прикласти силу, більшу завагу вантажу: F > P (див. рис. 36.2). Так, при підніманні вантажу на висоту h виконується корисна робота: A кор = Ph . А от повна робота, тобто робота, яку виконує вантажник, витягаючи мотузку на довжину, що дорівнює висоті h, обчислюється за формулою: A повна = Fh . Оскільки F > P , то повна робота більша за корисну. Корисна робота, яку виконують за допомогою будь-якого механізму, завжди менша за повну роботу: A кор < A повна .
Яку частину повної роботи механізм перетворює на корисну, показує фізична величина, яку називають коефіцієнт корисної дії (ККД).
Приклади розв'язування задач:
Зверніть увагу! Якщо в задачі дано ККД або пропонується його знайти, розв’язання краще починати із запису формули для ККД. В умові значення ККД краще подавати в частках (тобто користуватися формулою η = A кор/A повна), а у відповіді краще записувати у відсотках.
Опрацюййте параграф 36 з підручника.
Розв'яжіть задачі:
503. Плечі важеля становлять 1.2 м та 20 см. За допомогою цього важеля піднімають рівномірно вантаж масою 21 кг, який прикріплений до коротшого плеча на висоту 20 см. Яку силу прикладено до довшого плеча, якщо ККД важеля 70%?
Підказка
505. Хлопчик везе з незмінною швидкістю санчата вгору, прикладаючи силу 500 Н. Довжина гори 80 м, висота 30 м, вага санок з вантажем 600 Н. Визначити ККД гори, як похилої площини.