Коэффициент полезного действия механизма
Коэффициент полезного действия механизма (КПД) показывает, какая часть затраченной энергии превращается в полезную работу. КПД всегда меньше 100%, потому что часть энергии теряется, например из-за трения.
Чтобы правильно определить полезную работу, нужно понимать цель механизма. Например, для подъёмника полезной является работа по подъёму груза, а работа силы трения относится к потерям. Перед решением задач полезно повторить понятие работы силы.
В этой формуле обе работы должны быть выражены в одинаковых единицах, обычно в джоулях. Если КПД требуется представить не в процентах, а десятичной дробью, используют выражение \(\eta=\frac{A_{\text{пол}}}{A_{\text{затр}}}\) без множителя \(100\%\). Связь между полезной и затраченной энергией рассматривается также через закон сохранения механической энергии.
Механизм совершил затраченную работу \(500\ \text{Дж}\), а полезная работа при подъёме груза составила \(400\ \text{Дж}\). Тогда \(\eta=\frac{400}{500}\cdot100\%=80\%\). Значит, полезно использовано 80% энергии, а 20% пришлось на потери.
КПД показывает долю полезной работы, а мощность — работу, выполненную за единицу времени. Большая мощность сама по себе не означает большой КПД: механизм может работать быстро, но с большими потерями.
Затраченная работа равна \(200\ \text{Дж}\), полезная — \(150\ \text{Дж}\). Чему равен КПД?
Главное
- КПД равен отношению полезной работы к затраченной: \(\eta=\frac{A_{\text{пол}}}{A_{\text{затр}}}\cdot100\%\).
- КПД выражают в процентах или десятичной дробью; для механизма он не превышает 100%.
- Мощность характеризует скорость выполнения работы, а КПД — долю полезно использованной энергии.