почему простые механизмы используются на практике если их кпд меньше 1

Караул. помогите гуманитарию)) Физика. 7 класс, перышкин, вопросы параграф 66

1. Какую работу называют полезной, какую — полной?
2. Почему при применении механизмов для подъёма грузов и преодоления акого-либо сопротивления полезная работа не равна полной?
3. Что такое коэффициент полезного действия механизма?
4. Может ли коэффициент полезного действия быть больше единицы? Ответ обоснуйте. Как можно увеличить коэффициент полезного действия?
СПААААААААСибо

Ну прям моя стезя)) люблю физику.
пожалуйста-пожалуйста))
1. Энергия и работа — это те физические величи­ны, которые, несомненно, связаны друг с другом. Чтобы на заводах и фабриках работали станки, и шло производство затрачивают электрическую энергию. Самолеты и автомобили работают, испо­льзуя энергию сгорающего топлива. Человек для того чтобы жить и вести активную деятельность тоже должен постоянно пополнять запас своей энергии пищей.
2. Если тело или несколько тел взаимодействую­щих друг с другом (система тел) могут совершить ка­кую либо работу, то говорят, что они обладают энер­гией.
3. Энергию выражают в СИ в тех же единицах, что и работу, т.е. в джоулях.

млин, опять не туда)) сорри
твой ответ
1. Полезная работа — работа совершенная только по отношению к рабочему телу, без учета траты ра­боты на силу трения, и орудий совершения полез­ной работы.
Полная работа — это вся работа совершенная приложенной силой.
2. На практике полная работа всегда несколько больше полезной (если говорить про механизмы). А это происходит потому, что часть работы уходит на преодоления силы трения в механизме и по переме­щению отдельных его блоков.
3. Отношение полезной работы к полной работе называется коэффициентом полезного действия ме­ханизма.
4. Коэффициент полезного действия не может быть больше единицы, так как полезная работа все­гда меньше затраченной, а так как при расчете КПД мы берем во внимание их отношение, то КПД всегда будет меньше единицы.
5. Чтобы увеличить коэффициент полезного дей­ствия при конструкции механизмов уменьшают тре­ние в их осях и их вес.

Источник

Простые механизмы. КПД простых механизмов

1. Простые механизмы — приспособления, которые сконструировал и использовал человек, чтобы облегчить работу по перемещению тяжёлых предметов. К ним относят: рычаг, блок, наклонную плоскость. Разновидностями этих механизмов являются: клин, ворот и винт.

Все простые механизмы позволяют преобразовать силу, действующую на тело: либо уменьшить её, либо изменить её направление.

2. Рычаг — это стержень, вращающийся вокруг неподвижной опоры или оси (рис. 51). На рисунке показан рычаг, который может вращаться вокруг точки О, расположенный между концами рычага. К одному концу рычага подвешен груз, действующий на рычаг с силой ​ \( F_1 \) ​, равной весу груза. Действуя на длинный конец рычага с силой ​ \( F_2 \) ​, человек поднимает груз. При этом сила \( F_1 \) ​ стремится повернуть рычаг по часовой стрелке, а груз \( F_2 \) — против часовой стрелки.

Из эксперимента следует, что рычаг находится в равновесии, если произведение силы, вращающей рычаг по часовой стрелке, и её плеча равно произведению силы, вращающей рычаг против часовой стрелки, и её плеча, т.е. ​ \( F_1l_1=F_2l_2 \) ​. Произведение силы, действующей на рычаг, и её плеча называют моментом силы: ​ \( Fl=M \) ​. Соответственно, если рычаг находится в равновесии, то ​ \( M_1=M_2 \) ​.

Условие равновесия рычага можно записать по-другому:​ \( \frac=\frac \) ​. Это равенство означает, что рычаг находится в равновесии, если силы, действующие на него, обратно пропорциональны их плечам. Оно называется условием равновесия рычага.

Рычаг другого типа вращается вокруг точки, находящейся на конце рычага. Примером такого рычага может служить тачка. Когда используется такой рычаг, то вес груза направлен вниз, а человек действует на свободный конец рычага с силой, направленной вверх. Для такого рычага также справедливо условие равновесия, приведенное выше.

4. Ещё одним простым механизмом является блок. Блок — это колесо с желобом, по которому пропускается трос и которое может вращаться относительно оси О (см. рис. ниже).

Если ось блока закреплена, то блок не перемещается, и он называется неподвижным.

Неподвижный блок можно рассматривать как рычаг, вращающийся вокруг точки, лежащей посередине рычага. Плечи такого рычага равны друг другу: OA = OB. В соответствии с условием равновесия рычага приложенные к блоку силы тоже равны: ​ \( P=F \) ​. Следовательно, неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, но он позволяет поднимать груз, прикладывая силу, направленную не вверх, а вниз, что облегчает перемещение груза.

Чтобы получить выигрыш в силе используют подвижный блок (рис. 53). К нему непосредственно прикрепляется груз, один конец троса закрепляется, а к другому прикладывают силу и, таким образом, перебирая трос, поднимают блок с грузом.

В этом случае точкой вращения блока является точка А (см. рис. 52).

Плечи действующих сил равны соответственно: AO и AB, при этом AB = 2AO. В соответствии с условием равновесия рычага: ​ \( P=2F \) ​. Таким образом, подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза: ​ \( F=P/2 \) ​.

Измерив расстояние ​ \( h_1 \) ​, которое проходит груз, и расстояние ​ \( h_2 \) ​, на которое перемещается конец троса, можно обнаружить, что расстояние ​ \( h_2=2h_1 \) ​. Таким образом, подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза и в 2 раза проигрыш в пути. Соответственно, работа ​ \( Ph_1=Fh_2 \) ​, т.е. ​ \( A_1=2 \) ​. Подвижный блок, так же как и рычаг, не даёт выигрыша в работе.

5. Наклонная плоскость используется в том случае, если нужно поднять объемный тяжёлый груз на какую-либо высоту (рис. 54).

Например, нужно погрузить ящик с металлическими деталями в кузов грузовика. В этом случае кладут массивную доску так, что она образует наклонную плоскость, один конец которой находится на земле, а другой на грузовике, и по этой плоскости втаскивают ящик. Чтобы поднять ящик вертикально вверх нужно приложить к нему силу, равную его весу ​ \( P \) ​. Перемещая равномерно ящик по наклонной плоскости, в отсутствие трения прикладывают силу, равную ​ \( F=P\sin\alpha \) ​, т.е. меньшую веса ящика, но при этом, выигрывая в силе, проигрывают в расстоянии. Работа по подъёму ящика по вертикали равна работе, совершаемой при его перемещении вдоль наклонной плоскости. Это справедливо, если сила сопротивления движению пренебрежимо мала. При наличии трения перемещение ящика вдоль наклонной плоскости требует совершения большей работы, чем при его движении вертикально вверх. В этом случае говорят о коэффициенте полезного действия (КПД) наклонной плоскости. Он равен отношению полезной работы ко всей совершённой работе: ​ \( \mathbf<КПД>=A_п/A_с\cdot 100 \% \) ​, где ​ \( A_п \) ​ — полезная работа, ​ \( A_п=mgh \) ​; ​ \( A_с \) ​ — совершённая работа при перемещении ящика вдоль наклонной плоскости, ​ \( A_c=Fl \) ​, где ​ \( F \) ​ — приложенная сила, ​ \( l \) ​ — длина наклонной плоскости.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Исследуя условия равновесия рычага, ученик выполнил соответствующую лабораторную работу. В таблице представлены значения сил и их плеч для рычага, находящегося в равновесии. Определите, чему равно плечо ​ \( l_1 \) ​?

1) 12,8 м
2) 2,5 м
3) 0,8 м
4) 0,25 м

2. Ученик выполнял лабораторную работу по исследованию условий равновесия рычага. Результаты для сил и их плеч, которые он получил, представлены в таблице.

Чему равна сила ​ \( F_1 \) ​, если рычаг находится в равновесии?

1) 100 Н
2) 50 Н
3) 25 Н
4) 9 Н

1) 0,1 Н
2) 3,6 Н
3) 9 Н
4) 12 Н

4. Выигрыш в силе, приложенной к грузу, нельзя получить с помощью

1) подвижного блока
2) неподвижного блока
3) рычага
4) наклонной плоскости

5. С помощью неподвижного блока в отсутствие трения силе

1) выигрывают в 2 раза
2) не выигрывают, но и не проигрывают
3) проигрывают в 2 раза
4) возможен и выигрыш, и проигрыш

6. С помощью подвижного блока в отсутствие трения

1) выигрывают в работе в 2 раза
2) проигрывают в силе в 2 раза
3) не выигрывают в силе
4) выигрывают в силе в 2 раза

7. На рисунке изображён неподвижный блок, с помощью которого, прикладывая к свободному концу нити силу 20 Н, равномерно поднимают груз. Если трением пренебречь, то масса поднимаемого груза равна

1) 4 кг
2) 2 кг
3) 0,5 кг
4) 1 кг

8. Наклонная плоскость даёт выигрыш в силе в 2 раза. В работе при отсутствии силы трения эта плоскость

1) даёт выигрыш в 2 раза
2) даёт выигрыш в 4 раза
3) не даёт ни выигрыша, ни проигрыша
4) даёт проигрыш в 2 раза

9. Вдоль наклонной плоскости длиной 5 м поднимают груз массой 40 кг, прикладывая силу 160 Н. Чему равна высота наклонной плоскости, если трение при движении груза пренебрежимо мало?

1) 1,25 м
2) 2 м
3) 12,5 м
4) 20 м

10. Груз массой 10 кг поднимают по наклонной плоскости длиной 2 м и высотой 0,5 м, прикладывая силу 40 Н. Чему равен КПД наклонной плоскости?

11. Груз поднимают с помощью подвижного блока радиусом ​ \( R \) ​ (см. рисунок). Установите соответствие между физическими величинами (левый столбец) и формулами, по которым они определяются (правый столбец).

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) плечо силы ​ \( \vec_1 \) ​ относительно точки A
Б) плечо силы \( \vec_2 \) относительно точки A
B) момент силы \( \vec_1 \) относительно точки A

ФОРМУЛЫ
1) ​ \( F_1R \) ​
2) \( 2F_1R \)
3) \( \frac \)
4) ​ \( R \) ​
5) ​ \( 2R \) ​

12. Из перечня приведённых ниже высказываний выберите два правильных и запишите их номера в таблицу.

1) Любой простой механизм даёт выигрыш в силе.
2) Ни один простой механизм не даёт выигрыша в работе.
3) Наклонная плоскость выигрыша в силе не даёт.
4) Коэффициент полезного действия показывает, какая часть совершенной работы является полезной.
5) Неподвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.

Часть 2

13. Чему равна сила, с которой действуют на брусок массой 0,2 кг, перемещая его по наклонной плоскости длиной 1,6 м и высотой 0,4 м, если КПД наклонной плоскости 80%.

Источник

Почему простые механизмы используются на практике, если их КПД меньше 1?

Почему простые механизмы используются на практике, если их КПД меньше 1?

Потому что в результате действия сил трения затраченная работа оказывается больше полезной работы.

1) Какая физическая величина показывает, насколько эффективно используется подводимая к механизму (двигателю, машине) энергия?

1) Какая физическая величина показывает, насколько эффективно используется подводимая к механизму (двигателю, машине) энергия?

2) Почему КПД (коэффициент полезного действия) машин и механизмов всегда меньше единицы?

3)С помощью рычага поднимают груз на некоторую высоту.

КПД (коэффициент полезного действия) рычага равен 95%.

Какие физические величины необходимо измерить для экспериментального определения КПД простого механизма?

Какие физические величины необходимо измерить для экспериментального определения КПД простого механизма?

Почему простые механизмы используются на практике, если их КПД меньше 1?

Почему простые механизмы используются на практике, если их КПД меньше 1?

Почему простые механизмы используются на практике если их КПД меньше 1?

Почему простые механизмы используются на практике если их КПД меньше 1!

Какие простые механизмы используются в водяной мельнице?

Какие простые механизмы используются в водяной мельнице.

Что общего у КПД всех простых механизмов?

Что общего у КПД всех простых механизмов?

Обоснуйте свой ответ.

Что общего у кпд всех простых механизмов?

Что общего у кпд всех простых механизмов?

1. Может ли КПД простого механизма быть равным единице?

1. Может ли КПД простого механизма быть равным единице?

2. Что значит увеличить КПД?

Почему КПД любого механизма всегда меньше 100%?

Почему КПД любого механизма всегда меньше 100%?

А) преодолевается трение в частях механизма Б) полезная работа не равна полной В) полезная работа равна полной Г) полная работа всегда меньше полезной.

Для равномерного движения бруска по плоскости требуется, чтобы проекции всех сил на направление вдоль плоскости в сумме были равны 0. На брусок действуют сила тяжести mg, реакция опоры N (перпендикулярно плоскости), сила трения равная kN ( N по моду..

A = 2S(5) / t * 2 = 10 / 1 = 10м / с * 2, т. К ускорение постоянно S(2) = a x t * 2 / 2 = 40 / 2 = 20.

III) скорость изменения магнитного потока Ф максимальна на участке от 4 до 5 с. E = ΔФ / Δt Ответ 3 IV) на электроны в проводнике действует сила Лоренца, они переместятся к точке А. Ответ 5 V) В инерциальной системе равномерно движущийся электрон в..

4. 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 = 1 / 12 + 1 / 12 + 1 / 6 = 1 / 12 + 1 / 12 + 2 / 12 = 4 / 12 = 1 / 3 R = 3 Ом I = U / R = 18 / 3 = 6A Ток делится на три части I1 * R = 18 I1 = 18 / 12 = 1. 5 A I2 = I1 = 1. 5A I3 = 18 / 6 = 3A Вариант ответа г)..

Поскольку ускорение свободного падения остаётся прежним, то за 2 с тело ускорится на 2 * g, 2 * 10 = 20. (За каждую секунду тело будет увеличивать свою скорость на на цифровое значения ускорения). Ответ : На 20м / с.

Чем больше масса, тем меньше ускорение разгона (торможения) при одинаковой затраченной энергии.

Разница в давлении).

7. Так как они соединены последовательно сила тока будет одна и та же.

M1v1 + m2v2 = m1u1 + m2u2 m1v1 ^ 2 / 2 + m2v2 ^ 2 / 2 = m1u1 ^ 2 / 2 + m2u2 ^ 2 / 2 m1 = M v1 = 0 m2 = 5M v2 = v M * 0 + 5M * v = M * u1 + 5M * u2 M * 0 + 5M * v ^ 2 = M * u1 ^ 2 + 5M * u2 ^ 2 * * * * * * * * * * * * 5 * v = u1 + 5 * u2 5 * v ^ 2 = u..

Источник

Коэффициент полезного действия механизма

Содержание

В данном разделе вы уже познакомились с устройством и принципом работы двух простых механизмов: рычага и блока. Используя эти механизмы, мы совершаем какую-то работу.

До этого мы рассматривали идеализированные условия. Учитывали только следующие величины: приложенная к механизму сила, вес поднимаемого тела, плечи сил рычага.

Мы не учитывали ни силу трения между деталями механизмов, ни веса самого рычага, ни веса веревки в блоке, с помощью которой мы поднимаем груз. Если в лабораторных условиях эти величины могут показаться незначительными, то, например, вес каната в блоке подъемного крана уже сложно назвать незначительной величиной.

Следовательно, и работу таких механизмов тогда нужно рассчитывать по-другому. Для этого в физике разделяют работу на полную и полезную, вводят понятие коэффициента полезного действия (КПД) механизма. В данном уроке мы познакомимся с этими величинами и рассмотрим решение задач с использованием КПД.

Затраченная и полезная работы

Введем новые определения.

Полная (затраченная) работа ($A_з$) – это работа, совершенная приложенной силой.

Полезная работа ($A_п$) – это работа по поднятию груза или преодолению какого-либо сопротивления.

В идеальных условиях (какие мы рассматривали в прошлых уроках) полная работа будет равна полезной. Но на практике между этими величинами есть разница.

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

$A_п Рисунок 1. Использование подвижного блока в реальных условиях ($m_<кр>g$ – масса креплений веревки).

КПД механизма

Коэффициент полезного действия механизма (КПД) – это отношение полезной работы к полной работе.

$КПД = \frac$.

Ученые и инженеры при конструировании механизмов всегда стремятся увеличить их КПД. Первое, что для этого делают – стремятся уменьшить вес механизмов и трение в их осях.

В ходе истории и научно-технического прогресса коэффициент полезного действия механизмов постепенно возрастал:

Как вы видите, на данный момент современные технологии обеспечивают достаточно высокий уровень КПД.

Примеры задач

$m = 150 \space кг$
$h_1 = 0.15 \space м$
$h_2 = 0.8 \space м$
$F = 320 \space Н$
$g = 9.8 \frac<Н><кг>$

Показать решение и ответ

Запишем формулу для нахождения КПД:
$\eta = \frac \cdot 100\%$.

Полная (затраченная) работа будет определяться приложенной силой:
$A_з = Fh_2 = 320 \space Н \cdot 0.8 \space м = 256 \space Дж$.

$m = 80 \space кг$
$h = 7 \space м$
$\eta = 75\%$
$g = 9.8 \frac<Н><кг>$

Показать решение ответ

Запишем формулу для нахождения КПД:
$\eta = \frac \cdot 100\%$.

Выразим из нее полную (затраченную) работу:
$A_з = \frac<\eta>$.

Полезная работа – это работа по подъему груза:
$A_п = Ph = gmh = 9.8 \frac<Н> <кг>\cdot 80 \space кг \cdot 7 \space м = 5488 \space Дж$.

Найдем полную работу:
$A_з = \frac <\eta>\cdot 100\%= \frac<5488 \space Дж> <75\%>\cdot 100\%= \frac<5488 \space Дж> <0.75>\approx 7300 \space Дж = 7.3 \space кДж$.

Источник