Згідно «золотому правилу» механіки ніякої механізм не дає виграшу в роботі. А ось деякого «програшу в роботі» уникнути не вдається. Розглянемо простий приклад.
Нехай людина піднімає за допомогою нерухомого блоку вантаж вагою Р = 200 Н на висоту h = 10 м.
Досконала ж робота - це робота, яку здійснює сила, прикладена людиною до вільного кінця троса. Якби тертя в блоці не було, то при підйомі вантажу людина тягнув би трос з силою, рівною вазі вантажу (200 Н). Однак через тертя людині довелося тягнути трос з більшою силою, наприклад 250 Н. Піднімаючи вантаж на 10 м, людина витягнув трос теж на 10 м. Тому досконала робота Асов = Fh = 250 Н · 10 м = 2500 Дж = 2,5 кДж.
Досліди показують, що корисна робота завжди менше досконалої. Одну причину цього ми вже знаємо - це тертя. Друга причина полягає в тому, що самі механізми та їх частини мають деяку масу. Наприклад, піднімаючи вантаж за допомогою рухомого блоку, доводиться разом з вантажем піднімати і блок, а при цьому необхідно здійснювати «додаткову» роботу.
Ставлення корисної роботи Апол до досконалої Асов, виражене у відсотках, позначають η і називають коефіцієнтом корисної дії (ККД): η = Апол / Асов · 100%.
Наприклад, для розглянутого вище нерухомого блоку
За вказаними вище причин ККД будь-якого реального механізму менше 100%.
ККД механізму можна знайти дослідним шляхом (див. Лабораторну роботу № 13). Але ККД можна знайти і за допомогою розрахунків ..
При підйомі вантажу масою 100 кг на висоту 9 м за допомогою нерухомого блоку здійснили роботу 10 кДж. Який ККД блоку?
За допомогою важеля підняли вантаж масою 80 кг на 2 м. При цьому сила, прикладена до іншого плеча важеля, зробила роботу 2 кДж. Чому дорівнює ККД важеля?
По похилій площині піднімають вантаж масою 50 кг, прикладаючи до нього силу 250 Н, спрямовану вздовж площині. Чому дорівнює ККД площині, якщо її довжина дорівнює 10 м, а висота дорівнює 3 м?
Домашня робота
Завдання 1. Відповідай на питання.
- Що таке коефіцієнт корисної дії?
- Чи може ККД бути більше або дорівнює 100%. Обгрунтуйте вашу відповідь.
- За допомогою нерухомого блоку піднімають вантаж масою 120 кг. Яку при цьому прикладають силу, якщо ККД блоку дорівнює 0,8?
- За допомогою нерухомого блоку піднімають вантаж масою 50 кг, прикладаючи силу 600 Н. Який ККД цього блоку?
Завдання 2. Виріши ребус.
До заняття прикріплений файл «Презентація». Ви можете завантажити файл в будь-який зручний для вас час.