Физика 7 класс "КПД"

Коэффициент полезного действия
(КПД)

Реальный рычаг, блок, наклонная плоскость

Рычаг:
Для того, чтобы уравновесить оба плеча, требуется учитывать трение между подвесом и точкой опоры;
Блок:
Груз на нити, веревке или канате также создает силу трения, которую в реальных условиях требуется учитывать;
Наклонная плоскость:
На груз, который требуется поднять, действует сила трения.

Наклонная плоскость

Груз требуется поднять на высоту h => нужно совершить работу против силы тяжести:
A=mgh- эта работа называется
полезной (Aп)
Для облегчения работы по поднятию груза используется наклонная плоскость, работу по перемещению груза по наклонной плоскости вычисляем так:
A=FS – эта работа называется
полная (затраченная)(Aз)

Наклонная плоскость

Полезная работа всегда меньше затраченной, потому что часть энергии тратится на работу против силы трения частей механизма:
Aз>Aп
или

КПД наклонной плоскости

Отношение полезной работы к полной (затраченной) называется коэффициентом полезного действия (КПД), записывается буквой η («эта»)

КПД обычно выражают в процентах, т.е.

За счет силы трения КПД всегда <1!!! Или<100%!!!

Расчетная задача

Условие:

Решение задачи

Дано: Решение:
m=100 кг
g=9,8 Н/кг
F=250 Н
h1=0,08 м
h2=0,4 м=S

η - ?
Ответ: 78,4%

Анализ задачи

Коэффициент полезного действия показывает, какая часть затраченной энергии полезна.
На что идут оставшиеся проценты?
«Золотое правило механики» не выполняется?

«Золотое правило механики» выполняется

100% - 78,4% = 21,6% - такая часть затраченной энергии расходуется на преодоление силы трения в оси рычага, на преодоление сопротивления воздуха, на движение самого рычага (ведь он в реальности имеет массу, значит, чтобы его перемещать, также требуется энергия!)
Следовательно, затраченная работа = работе полезной + работе против сил трения и правило выполняется:
Любой простой механизм дает выигрыш в силе, но проигрыш в расстоянии. Простой механизм не дает выигрыша в работе.

Расчет коэффициента полезного действия наклонной плоскости

Условие задачи:

h=30 см

S=50см

m=25 кг

F=200 Н

Решение

Дано: Решение:
m=25 кг
g≈10 Н/кг
F=200 Н Ап=25кг*10Н/кг*0,3м= 75 Дж
h=30 см=0,3м
S=50 см=0,5м Аз=200Н*0,5м=100Дж

η - ?
Ответ: 75%

Подведение итогов (наклонная плоскость)

Работа против силы тяжести называется…
Работа по перемещению груза на наклонной плоскости называется …
Работа полезная всегда …затраченной работы.
Отношение Ап/Аз называется …
КПД выражается в …

Проверка

Домашнее задание

§61