КПД механизма
Коэффициент полезного действия (КПД) показывает, какая часть затраченной энергии или работы превращается в полезный результат. КПД механизма всегда меньше 100%, потому что часть энергии теряется на трение, нагрев, деформацию и другие процессы.
Полезная работа — это работа, которую механизм должен выполнить по условию задачи: например, поднять груз или переместить его. Затраченная работа совершается внешней силой для приведения механизма в действие. Для определения работы силы используют связь с работой силы. Механизмы изучают в разделе простых механизмов.
Формула КПД
Здесь \(\eta\) — КПД, \(A_{\text{пол}}\) — полезная работа, а \(A_{\text{зат}}\) — затраченная работа. Если КПД требуется записать не в процентах, используют формулу \(\eta=\frac{A_{\text{пол}}}{A_{\text{зат}}}\); тогда значение КПД находится от 0 до 1. Из формулы можно выразить неизвестную работу: \(A_{\text{пол}}=\frac{\eta A_{\text{зат}}}{100\%}\) или \(A_{\text{зат}}=\frac{A_{\text{пол}}\cdot100\%}{\eta}\).
Механизм совершил затраченную работу \(500\ Дж\), а полезная работа при подъёме груза составила \(400\ Дж\). Тогда \(\eta=\frac{400}{500}\cdot100\%=80\%\). Значит, полезный результат составляет 80% всех затрат, а 20% работы потеряно.
КПД — это не сама работа и не мощность. Работа измеряется в джоулях, мощность — в ваттах, а КПД является безразмерной величиной или выражается в процентах. КПД не может быть больше 100% для обычного механизма.
Затраченная работа равна \(200\ Дж\), КПД механизма — 75%. Чему равна полезная работа?
Главное
- КПД равен отношению полезной работы к затраченной: \(\eta=\frac{A_{\text{пол}}}{A_{\text{зат}}}\cdot100\%\).
- Для решения задачи определите, какая работа полезная, какая затраченная, и выразите неизвестную величину из формулы.
- КПД механизма меньше 100%, поскольку часть энергии теряется.