פיזיקת נוסחת עבודת הכוח. הגדרה של עבודה מכנית

מְקַדֵם פעולה שימושיתמראה גישה עבודה שימושית, אשר מבוצע על ידי מנגנון או מכשיר, להוצאת. לעתים קרובות, העבודה המושקעת היא כמות האנרגיה שמכשיר צורך כדי לבצע את העבודה.

אתה תצטרך

1. - רכב;
2. - מד חום;
3. - מחשבון.

הוראות

1. על מנת לחשב את המקדם מוֹעִיל פעולות(יעילות) חלקו את העבודה השימושית Ap בעבודה שהושקעה Az, והכפילו את התוצאה ב-100% (יעילות = Ap/Az∙100%). את התוצאה תקבלו באחוזים.
2. בעת חישוב היעילות של מנוע חום, שקול את העבודה השימושית לעבודה המכנית שמבצע המנגנון. עבור העבודה שהושקעה, קח את כמות החום שמשחרר הדלק השרוף, שהוא מקור האנרגיה למנוע.
3. דוגמא. כוח המתיחה הממוצע של מנוע מכונית הוא 882 N. הוא צורך 7 ק"ג בנזין לכל 100 ק"מ נסיעה. קבע את יעילות המנוע שלו. מצא קודם עבודה מתגמלת. זה שווה למכפלת הכוח F ולמרחק S שמכסה הגוף בהשפעתו Аn=F∙S. קבע את כמות החום שתשתחרר בעת שריפת 7 ק"ג בנזין, זו תהיה העבודה המושקעת Az=Q=q∙m, כאשר q – חום ספציפישריפת דלק, עבור בנזין זה שווה ל-42∙10^6 J/kg, ו-m היא המסה של דלק זה. יעילות המנוע תהיה שווה ליעילות=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. באופן כללי, כדי למצוא את היעילות, לכל מנוע חום (מנוע בעירה פנימית, מנוע קיטור, טורבינה וכו'), שבו העבודה מתבצעת על ידי גז, יש מקדם מוֹעִיל פעולותשווה להפרש החום שנותן המחמם Q1 ומקבל המקרר Q2, מצא את ההפרש בין החום של המחמם למקרר, וחלק בחום של יעילות התנור = (Q1-Q2)/Q1 . כאן, היעילות נמדדת בתת-יחידות מרובות מ-0 עד 1; כדי להמיר את התוצאה לאחוזים, הכפל אותה ב-100.
5. כדי לקבל את היעילות של מנוע חום אידיאלי (מכונת קרנו), מצא את היחס בין הפרש הטמפרטורה בין המחמם T1 למקרר T2 ליעילות טמפרטורת המחמם = (T1-T2)/T1. זוהי היעילות המקסימלית האפשרית עבור סוג מסוים של מנוע חום עם טמפרטורות נתונות של המחמם והמקרר.
6. עבור מנוע חשמלי, מצא את העבודה שהושקעה כתוצר של כוח ואת הזמן שלוקח להשלים אותה. לדוגמה, אם מנוע חשמלי מנוף עם הספק של 3.2 קילוואט מרים עומס במשקל 800 ק"ג לגובה של 3.6 מ' ב-10 שניות, אזי היעילות שלו שווה ליחס העבודה השימושית Аp=m∙g∙h, כאשר m היא מסת העומס, g≈10 m/s² האצת נפילה חופשית, h – גובה שאליו הועלה העומס ועבודה מושקעת Az=P∙t, כאשר P – כוח מנוע, t – זמן פעולתו . קבל את הנוסחה לקביעת היעילות=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% = 90%.

מהי הנוסחה לעבודה שימושית?

באמצעות מנגנון זה או אחר, אנו מבצעים עבודה החורגת תמיד מהדרוש להשגת המטרה. בהתאם לכך, מבחינים בין העבודה השלמה או שהוצאה א"ז לבין העבודה השימושית א"פ. אם, למשל, המטרה שלנו היא להרים עומס במסה מ' לגובה H, אז עבודה שימושית היא זו שנובעת רק מהתגברות על כוח הכבידה הפועל על המטען. עם הרמה אחידה של העומס, כאשר הכוח שאנו מפעילים שווה לכוח הכבידה של העומס, ניתן למצוא עבודה זו באופן הבא:
Ap =FH= mgH
עבודה שימושית היא תמיד רק חלק קטן מסך העבודה שנעשה על ידי אדם המשתמש במכונה.

כמות פיזיקלית שמראה מהו שיעור העבודה המועיל הוא סך העבודה שהושקעה נקראת יעילות המנגנון.

מהי נוסחת ההגדרה של עבודה בפיזיקה. nn

עזרו לי לפענח את נוסחת הפיזיקה

יעילות של מנועי חום פיזיקה (נוסחאות, הגדרות, דוגמאות) כתבו! פיזיקה (נוסחאות, הגדרות, דוגמאות) לכתוב!

אתה יודע מהי עבודה? ללא כל ספק. כל אדם יודע מהי עבודה, בתנאי שהוא נולד וחי על כדור הארץ. מהי עבודה מכנית?

מושג זה ידוע גם לרוב האנשים על פני כדור הארץ, אם כי לחלק מהאנשים יש הבנה מעורפלת למדי של תהליך זה. אבל אנחנו לא מדברים עליהם עכשיו. אפילו לפחות אנשים יש מושג מה זה עבודה מכנית מנקודת מבט של פיזיקה.בפיזיקה, עבודה מכנית היא לא עבודה אנושית למזון, היא כמות פיזית שעשויה להיות לגמרי לא קשורה לא לאדם ולא לכל יצור חי אחר. איך זה? בוא נבין את זה עכשיו.

עבודה מכנית בפיזיקה

בוא ניתן שתי דוגמאות. בדוגמה הראשונה, מי הנהר, מול תהום, נופלים ברעש בצורת מפל. הדוגמה השנייה היא אדם שמחזיק חפץ כבד בזרועותיו המושטות, למשל, מחזיק את הגג השבור מעל מרפסת בית כפרי מנפילה, בזמן שאשתו וילדיו מחפשים בטירוף במה לתמוך בו. מתי מתבצעת עבודה מכנית?

הגדרה של עבודה מכנית

כמעט כולם, ללא היסוס, יענו: בשני. והם יטעו. ההיפך הוא הנכון. בפיזיקה מתוארת עבודה מכנית עם ההגדרות הבאות:עבודה מכנית מתבצעת כאשר כוח פועל על גוף והוא נע. עבודה מכנית עומדת ביחס ישר לכוח המופעל ולמרחק שעבר.

נוסחת עבודה מכנית

עבודה מכנית נקבעת על ידי הנוסחה:

כאשר A הוא עבודה,
F - כוח,
s הוא המרחק שעבר.

אז למרות כל הגבורה של מחזיק הגג העייף, העבודה שהוא עשה היא אפס, אבל המים, הנופלים בהשפעת כוח המשיכה מצוק גבוה, עושים את העבודה המכנית ביותר. כלומר, אם נדחוף ארון כבד ללא הצלחה, אז העבודה שעשינו מנקודת המבט של הפיזיקה תהיה שווה לאפס, למרות העובדה שאנו מפעילים הרבה כוח. אבל אם נזיז את הארון למרחק מסוים, אז נעשה עבודה שווה למכפלת הכוח המופעל והמרחק עליו הזזנו את הגוף.

יחידת העבודה היא 1 J. זוהי העבודה שנעשה על ידי כוח של 1 ניוטון כדי להזיז גוף על פני מרחק של 1 מ'. אם כיוון הכוח המופעל עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה של הגוף, אז נתון כוחמתחייב עבודה חיובית. דוגמה לכך היא כאשר אנו דוחפים גוף והוא זז. ובמקרה שבו מופעל כוח בכיוון המנוגד לתנועת הגוף, למשל כוח חיכוך, אז הכוח הזה עושה עבודה שלילית. אם הכוח המופעל אינו משפיע על תנועת הגוף בשום צורה, אז הכוח המבוצע על ידי עבודה זו שווה לאפס.

יעילות מציגה את היחס בין העבודה השימושית שבוצעה על ידי מנגנון או מכשיר לבין העבודה שהושקעה. לעתים קרובות, העבודה המושקעת היא כמות האנרגיה שמכשיר צורך כדי לבצע את העבודה.

אתה תצטרך

1. - רכב;
2. - מד חום;
3. - מחשבון.

הוראות

1. על מנת לחשב את המקדם מוֹעִיל פעולות(יעילות) חלקו את העבודה השימושית Ap בעבודה שהושקעה Az, והכפילו את התוצאה ב-100% (יעילות = Ap/Az∙100%). את התוצאה תקבלו באחוזים.
2. בעת חישוב היעילות של מנוע חום, שקול את העבודה השימושית לעבודה המכנית שמבצע המנגנון. עבור העבודה שהושקעה, קח את כמות החום שמשחרר הדלק השרוף, שהוא מקור האנרגיה למנוע.
3. דוגמא. כוח המתיחה הממוצע של מנוע מכונית הוא 882 N. הוא צורך 7 ק"ג בנזין לכל 100 ק"מ נסיעה. קבע את יעילות המנוע שלו. מצא קודם עבודה מתגמלת. זה שווה למכפלת הכוח F ולמרחק S שמכסה הגוף בהשפעתו Аn=F∙S. קבעו את כמות החום שתשתחרר בשריפת 7 ק"ג בנזין, זו תהיה העבודה המושקעת Az = Q = q∙m, כאשר q הוא חום הבעירה הסגולי של הדלק, עבור בנזין זה שווה ל-42∙ 10^6 J/kg, ו-m היא המסה של הדלק הזה. יעילות המנוע תהיה שווה ליעילות=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.
4. באופן כללי, כדי למצוא את היעילות, לכל מנוע חום (מנוע בעירה פנימית, מנוע קיטור, טורבינה וכו'), שבו העבודה מתבצעת על ידי גז, יש מקדם מוֹעִיל פעולותשווה להפרש החום שנותן המחמם Q1 ומקבל המקרר Q2, מצא את ההפרש בין החום של המחמם למקרר, וחלק בחום של יעילות התנור = (Q1-Q2)/Q1 . כאן, היעילות נמדדת בתת-יחידות מרובות מ-0 עד 1; כדי להמיר את התוצאה לאחוזים, הכפל אותה ב-100.
5. כדי לקבל את היעילות של מנוע חום אידיאלי (מכונת קרנו), מצא את היחס בין הפרש הטמפרטורה בין המחמם T1 למקרר T2 ליעילות טמפרטורת המחמם = (T1-T2)/T1. זוהי היעילות המקסימלית האפשרית עבור סוג מסוים של מנוע חום עם טמפרטורות נתונות של המחמם והמקרר.
6. עבור מנוע חשמלי, מצא את העבודה שהושקעה כתוצר של כוח ואת הזמן שלוקח להשלים אותה. לדוגמה, אם מנוע חשמלי מנוף עם הספק של 3.2 קילוואט מרים עומס במשקל 800 ק"ג לגובה של 3.6 מ' ב-10 שניות, אזי היעילות שלו שווה ליחס העבודה השימושית Аp=m∙g∙h, כאשר m היא מסת העומס, g≈10 m/s² האצת נפילה חופשית, h – גובה שאליו הועלה העומס ועבודה מושקעת Az=P∙t, כאשר P – כוח מנוע, t – זמן פעולתו . קבל את הנוסחה לקביעת היעילות=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% = 90%.

מהי הנוסחה לעבודה שימושית?

באמצעות מנגנון זה או אחר, אנו מבצעים עבודה החורגת תמיד מהדרוש להשגת המטרה. בהתאם לכך, מבחינים בין העבודה השלמה או שהוצאה א"ז לבין העבודה השימושית א"פ. אם, למשל, המטרה שלנו היא להרים עומס במסה מ' לגובה H, אז עבודה שימושית היא זו שנובעת רק מהתגברות על כוח הכבידה הפועל על המטען. עם הרמה אחידה של העומס, כאשר הכוח שאנו מפעילים שווה לכוח הכבידה של העומס, ניתן למצוא עבודה זו באופן הבא:
Ap =FH= mgH

מהי נוסחת ההגדרה של עבודה בפיזיקה. nn

ויקטור צ'רנוברובין

בפיזיקה, "עבודה מכנית" היא עבודה של כוח כלשהו (כוח משיכה, גמישות, חיכוך וכו') על גוף, כתוצאה מכך הגוף נע. לפעמים אתה יכול להיתקל בביטוי "הגוף עשה עבודה", שפירושו באופן עקרוני "הכוח הפועל על הגוף עשה עבודה".

יבגני מקרוב

עבודה היא גודל פיזיקלי, השווה מספרית למכפלת הכוח והתזוזה בכיוון הפעולה של כוח זה ונגרם ממנו.
בהתאם לכך, הנוסחה A = F*s. אם התנועה בכיוון אינה עולה בקנה אחד עם כיוון הכוח, אזי מופיע הקוסינוס של הזווית.

עיישה אלאקולובה

רומן של דרורים

עבודה היא תהליך הדורש יישום של או נפשית מאמץ פיזישמטרתו להשיג תוצאה מסוימת. העבודה היא, ככלל, שקובעת מעמד חברתיאדם. והוא, למעשה, המנוע העיקרי של הקידמה בחברה. עבודה, כתופעה, היא אינהרנטית רק לאורגניזמים חיים ובעיקר לבני אדם.

מְכוֹנַאִי

עבודה מכנית היא גודל פיזיקלי המהווה מדד כמותי סקלרי לפעולת כוח או כוחות על גוף או מערכת, בהתאם לערך המספרי, לכיוון הכוח (כוחות) ולתנועת הנקודה (נקודות), גוף או מערכת.

עזרו לי להבין את הנוסחה!!

Syoma

בכל מקרה ספציפיאנו מחשיבים אנרגיה שימושית שונה, אבל בדרך כלל זו העבודה או החום שעניינו אותנו (למשל, העבודה של גז להזיז בוכנה), והאנרגיה המושקעת היא האנרגיה שעליה ויתרנו כדי שהכל שלנו יעבוד (בשביל לדוגמה, האנרגיה המשתחררת בעת שריפת עץ מתחת לצילינדר עם בוכנה המכילה גז, אשר, בהתרחבות, עשתה את העבודה שנראתה מועילה)
טוב זה חייב להיות ככה איכשהו

ניקח כדוגמה קטר קיטור.
כדי שקטר קיטור יעבור x ק"מ, יש צורך להוציא y טונות של פחם. כאשר שורפים פחם, משתחרר רק Q1 של חום, אך לא כל החום הופך לעבודה שימושית (לפי חוקי התרמודינמיקה, זה בלתי אפשרי). עבודה שימושית ב במקרה הזה- תנועת הקטר.
תנו לכוח התנגדות F לפעול על קטר הקיטור תוך כדי תנועה (הוא נוצר עקב חיכוך במנגנונים וגורמים נוספים).
אז, לאחר שנסע x ק"מ, הקטר יעשה עבודה Q2 = x*F
לכן,
Q1 - הוצאת אנרגיה
שאלה 2 - עבודה מועילה

DeltaQ = (Q1 - Q2) - אנרגיה המושקעת על התגברות על חיכוך, חימום האוויר שמסביב וכו'.

תמיכה טכנית

יעילות היא עבודה שימושית ביחס לעבודה שהושקעה.
לדוגמה, יעילות = 60%, 60 ג'אול משריפת החומר משמשים לחימום. זו עבודה מתגמלת.
אנו מתעניינים באנרגיה המושקעת, כלומר כמה חום השתחרר אם 60 J הושקעו בחימום.
בוא נכתוב את זה.

יעילות=אפול/אזטר
0.6=60/אזטר
Azatr=60/0.6=100J

כפי שאנו יכולים לראות, אם חומר נשרף ביעילות כזו ומשתחרר 100 J (עבודה מושקעת) במהלך הבעירה, אז רק 60% שימשו לחימום, כלומר, 60 J (עבודה שימושית). שאר החום התפוגג.

פרוחורוב אנטון

זה חייב להיות מובן במובן המילולי: אם אנחנו מדברים על אנרגיה תרמית, אז אנחנו מחשיבים את האנרגיה שהדלק מספק, ואנחנו מחשיבים את האנרגיה שהצלחנו להשתמש בה כדי להשיג את המטרה שלנו, למשל, איזו אנרגיה. סיר מים שהתקבל.
אנרגיה שימושית היא תמיד פחות ממה שהושקעה!

Futynehf

היעילות מבוטאת כאחוז, המאפיין את האחוז שהלך לעבודה מועילה מכל הוצאה. במילים פשוטות, האנרגיה המושקעת היא אנרגיה שימושית + ​​אנרגיית איבוד החום במערכת (אם אנחנו מדברים על חום וכו') חיכוך. חם עם גזי פליטהאם אתה מתכוון לרכב

נוסחת יעילות? האם העבודה שימושית ושלמה?

קבוצת כוכבים מסלולית

יְעִילוּת
יְעִילוּת
(יעילות), מאפיין של יעילות מערכת (מכשיר, מכונה) ביחס להמרה או העברה של אנרגיה; נקבע על פי היחס בין אנרגיה בשימוש שימושי לכמות האנרגיה הכוללת שמתקבלת על ידי המערכת; בדרך כלל מסומן h = Wfull/Wcymar.
במנועים חשמליים, יעילות היא היחס בין ההשלמות (השימושיות) עבודה מכניתלאנרגיה חשמלית המתקבלת ממקור; במנועי חום - היחס בין עבודה מכנית שימושית לכמות החום שהוצאה; בשנאים חשמליים, היחס בין האנרגיה האלקטרומגנטית המתקבלת בפיתול המשנית לאנרגיה הנצרכת בפיתול הראשוני. כדי לחשב יעילות סוגים שוניםאנרגיה ועבודה מכנית מתבטאים באותן יחידות המבוססות על המקבילה המכנית של חום, ויחסים דומים אחרים. בשל כלליותו, מושג היעילות מאפשר לנו להשוות ולהעריך כאלה מערכות שונות, כגון כורים גרעיניים, גנרטורים ומנועים חשמליים, תחנות כוח תרמיות, התקני מוליכים למחצה, עצמים ביולוגיים וכו'.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Work_of_force
מטען הוא מונח המשמש בתחומים רבים של מדע וטכנולוגיה.
פרמטר "יעילות" מוצג לעתים קרובות כיחס בין "משקל" המטען ל"משקל" הכולל של המערכת. במקרה זה, ניתן למדוד "משקל" הן בקילוגרמים/טון והן בסיביות (בעת שידור מנות ברשת), או דקות/שעות (בעת חישוב יעילות זמן המעבד), או ביחידות אחרות.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Payload

מהי עבודה מועילה ומהי עבודה מבוזבזת?

ולדימיר פופוב

באמצעות מנגנון זה או אחר, אנו מבצעים עבודה החורגת תמיד מהדרוש להשגת המטרה. בהתאם לכך, מבחינים בין העבודה השלמה או שהוצאה א"ז לבין העבודה השימושית א"פ. אם, למשל, המטרה שלנו היא להרים עומס של מסה w לגובה H, אז עבודה שימושית היא זו שנובעת רק מהתגברות על כוח הכבידה הפועל על המטען. עם הרמה אחידה של העומס, כאשר הכוח שאנו מפעילים שווה לכוח הכבידה של העומס, ניתן למצוא עבודה זו באופן הבא:

אם אנו משתמשים בבלוק או במנגנון אחר כדי להרים מטען, אז בנוסף לכובד העומס, עלינו להתגבר גם על כוח המשיכה של חלקי המנגנון, כמו גם על כוח החיכוך הפועל במנגנון. למשל, באמצעות בלוק מזיז, נאלץ לבצע עבודות נוספות להרמת הבלוק עצמו באמצעות כבל ולהתגבר על כוח החיכוך בציר הבלוק. בנוסף, תוך כדי ניצחון בכוח, אנחנו תמיד מפסידים בדרך (על זה נדון בהרחבה בהמשך), מה שמשפיע גם על העבודה. כל זה מוביל לכך שהעבודה שהשקענו מתבררת כמועילה יותר:
Az > Ap.
עבודה שימושית היא תמיד רק חלק קטן מסך העבודה שנעשה על ידי אדם המשתמש במכונה.
כמות פיזיקלית שמראה מהו שיעור העבודה המועיל הוא סך העבודה שהושקעה נקראת יעילות המנגנון.

מאוד יפה

יעילות (גורם יעילות) מראה איזה חלק מכלל העבודה שהושקעה היא עבודה מועילה.
כדי למצוא יעילות, עליך למצוא את היחס בין עבודה מועילה להוצאות:

הסוס מושך את העגלה בכוח מסוים, בואו נסמן זאת וגרירה. סבא, יושב על העגלה, לוחץ עליה בכוח מסוים. בואו נסמן את זה ולַחַץ העגלה נעה בכיוון כוח המתיחה של הסוס (ימינה), אך בכיוון כוח הלחץ של הסב (למטה) העגלה לא זזה. בגלל זה בפיזיקה אומרים את זה והמתיחה אכן עובדת על העגלה, וכן והלחץ לא עובד על העגלה.

כך, עבודת כוח על הגוף או עבודה מכנית- גודל פיזיקלי שהמודלוס שלו שווה למכפלת הכוח והנתיב שעובר הגוף לאורך כיוון הפעולה של כוח זה s:

לכבודו של המדען האנגלי D. Joule, נקראה יחידת העבודה המכנית 1 ג'ול(לפי הנוסחה, 1 J = 1 N m).

אם כוח מסוים פועל על הגוף המדובר, אז גוף כלשהו פועל עליו. בגלל זה עבודת הכוח על הגוף ועבודת הגוף על הגוף הן מילים נרדפות שלמות.אולם עבודת הגוף הראשון על השני ועבודת הגוף השני על הראשון הן מילים נרדפות חלקיות, שהרי המודולים של עבודות אלו שווים תמיד, וסימניהן תמיד הפוכים. לכן יש סימן "±" בנוסחה. בואו נדון בסימני העבודה ביתר פירוט.

ערכים מספריים של כוח ונתיב הם תמיד כמויות לא שליליות. לעומת זאת, עבודה מכנית יכולה להיות גם חיובית וגם סימנים שליליים. אם כיוון הכוח עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה של הגוף, אז העבודה שעשה הכוח נחשבת לחיובית.אם כיוון הכוח מנוגד לכיוון התנועה של הגוף, העבודה שנעשתה על ידי כוח נחשבת שלילית(אנחנו לוקחים "-" מהנוסחה "±"). אם כיוון התנועה של הגוף מאונך לכיוון הכוח, אז כוח כזה לא עושה שום עבודה, כלומר, A = 0.

שקול שלושה איורים של שלושה היבטים של עבודה מכנית.

ביצוע עבודה בכוח עשוי להיראות שונה מנקודת המבט של צופים שונים.בואו ניקח דוגמה: ילדה עולה במעלית. האם הוא מבצע עבודה מכנית? ילדה יכולה לעשות עבודה רק על אותם גופים שפועלים עליהם בכוח. יש רק גוף אחד כזה - תא המעלית, שכן הילדה לוחצת על הרצפה שלה עם משקלה. עכשיו אנחנו צריכים לברר אם התא הולך לכיוון מסוים. הבה נבחן שתי אפשרויות: עם צופה נייח ונע.

תן לנער המתבונן לשבת קודם על הקרקע. ביחס אליו, תא המעלית נע כלפי מעלה ועובר מרחק מסוים. משקלה של הילדה מכוון לכיוון ההפוך - למטה, לכן, הילדה מבצעת עבודה מכנית שלילית על התא: א dev< 0. Вообразим, что мальчик-наблюдатель пересел внутрь кабины движущегося лифта. Как и ранее, вес девочки действует на пол кабины. Но теперь по отношению к такому наблюдателю кабина лифта не движется. Поэтому с точки зрения наблюдателя в кабине лифта девочка не совершает механическую работу: א dev = 0.

עבודה מכנית. יחידות עבודה.

בחיי היומיום, אנו מבינים הכל לפי המושג "עבודה".

בפיזיקה, המושג עבודהשונה במקצת. זוהי כמות פיזיקלית מוגדרת, כלומר ניתן למדוד אותה. בפיזיקה לומדים אותו בעיקר עבודה מכנית .

בואו נסתכל על דוגמאות של עבודה מכנית.

הרכבת נעה תחת כוח המתיחה של קטר חשמלי, ומבוצעת עבודה מכנית. כאשר יורה אקדח, כוח הלחץ של גזי האבקה אכן עובד - הוא מזיז את הקליע לאורך הקנה, ומהירות הקליע עולה.

מדוגמאות אלו ברור שעבודה מכנית מתבצעת כאשר גוף נע בהשפעת כוח. עבודה מכנית מתבצעת גם במקרה שבו כוח הפועל על גוף (לדוגמה, כוח חיכוך) מפחית את מהירות תנועתו.

רוצים להזיז את הארון, אנחנו לוחצים עליו חזק, אבל אם הוא לא זז, אז אנחנו לא מבצעים עבודה מכנית. אפשר לדמיין מקרה שבו גוף נע ללא השתתפות של כוחות (על ידי אינרציה); במקרה זה, גם עבודה מכנית לא מבוצעת.

כך, עבודה מכנית נעשית רק כאשר כוח פועל על גוף והוא נע .

לא קשה להבין שככל שהכוח פועל על הגוף יותר ויותר דרך ארוכה יותרשהגוף עובר בהשפעת הכוח הזה, ככל שנעשה יותר עבודה.

עבודה מכנית עומדת ביחס ישר לכוח המופעל ובפרופורציונלי ישר למרחק שעבר .

לכן, הסכמנו למדוד עבודה מכנית לפי מכפלת הכוח והנתיב שעבר בכיוון זה של כוח זה:

עבודה = כוח × נתיב

איפה א- עבודה, ו- כוח ו ס- מרחק שעבר.

יחידת עבודה נחשבת לעבודה שנעשתה על ידי כוח של 1N לאורך נתיב של 1 מ'.

יחידת עבודה - ג'אוּל (י ) על שם המדען האנגלי ג'ול. לכן,

1 J = 1N m.

גם בשימוש קילוג'אול (kJ) .

1 קילו-ג'יי = 1000 J.

נוּסחָה A = Fsישים כאשר הכוח וקבוע וחופף לכיוון התנועה של הגוף.

אם כיוון הכוח עולה בקנה אחד עם כיוון התנועה של הגוף, אז הכוח הזה עושה עבודה חיובית.

אם הגוף נע בכיוון המנוגד לכיוון הכוח המופעל, למשל, כוח החיכוך המחליק, אז הכוח הזה עושה עבודה שלילית.

אם כיוון הכוח הפועל על הגוף מאונך לכיוון התנועה, אז הכוח הזה לא עובד, העבודה היא אפס:

בעתיד, אם מדברים על עבודה מכנית, נכנה אותה בקצרה במילה אחת - עבודה.

דוגמא. חשב את העבודה הנעשית בעת הרמת לוח גרניט בנפח 0.5 מ"ק לגובה 20 מ'. צפיפות הגרניט היא 2500 ק"ג/מ"ק.

נָתוּן:

ρ = 2500 ק"ג/מ"ר 3

פִּתָרוֹן:

כאשר F הוא הכוח שיש להפעיל כדי להרים את הלוח בצורה אחידה למעלה. כוח זה שווה במודולוס לכוח Fstrand הפועל על הלוח, כלומר F = Fstrand. וכוח הכבידה יכול להיקבע לפי מסת הלוח: Fweight = gm. הבה נחשב את מסת הלוח, תוך ידיעת נפחו וצפיפות הגרניט: m = ρV; s = h, כלומר השביל שווה לגובה ההרמה.

אז, m = 2500 ק"ג/מ"ק · 0.5 מ"ק = 1250 ק"ג.

F = 9.8 N/kg · 1250 kg ≈ 12,250 N.

A = 12,250 N · 20 מ' = 245,000 J = 245 קילו-ג'יי.

תשובה: A =245 קילו-ג'יי.

מנופים.כוח.אנרגיה

כדי לבצע את אותה עבודה, מנועים שונים דורשים זמן שונה. לדוגמה, מנוף באתר בנייה מרים מאות לבנים לקומה העליונה של בניין תוך דקות ספורות. אם הלבנים הללו היו מזיזות על ידי עובד, ייקח לו כמה שעות לעשות זאת. דוגמה אחרת. סוס יכול לחרוש דונם של אדמה תוך 10-12 שעות, בעוד טרקטור עם מחרשה רב-חלקית ( מחרשה- חלק מהמחרשה החותך את שכבת האדמה מלמטה ומעביר אותה למזבלה; רב-מחרשה - הרבה מחרשה), עבודה זו תושלם תוך 40-50 דקות.

ברור שעגורן עושה את אותה העבודה מהר יותר מעובד, וטרקטור עושה את אותה העבודה מהר יותר מסוס. מהירות העבודה מאופיינת בכמות מיוחדת הנקראת כוח.

הספק שווה ליחס העבודה לזמן שבו היא בוצעה.

כדי לחשב כוח, אתה צריך לחלק את העבודה בזמן שבמהלכו בוצעה עבודה זו.כוח = עבודה/זמן.

איפה נ- כוח, א- עבודה, ט- זמן סיום העבודה.

כוח הוא כמות קבועה כאשר אותה עבודה נעשית כל שנייה; במקרים אחרים היחס בְּקובע את ההספק הממוצע:

נממוצע = בְּ . יחידת ההספק נחשבת להספק שבו מתבצעת J של עבודה ב-1 שניות.

יחידה זו נקראת וואט ( W) לכבוד מדען אנגלי אחר, וואט.

1 וואט = 1 ג'אול/שנייה, או 1 W = 1 J/s.

וואט (ג'אול לשנייה) - W (1 J/s).

יחידות כוח גדולות יותר נמצאות בשימוש נרחב בטכנולוגיה - קִילוֹוָט (קילוואט), מגה וואט (MW) .

1 MW = 1,000,000 W

1 קילוואט = 1000 וואט

1 mW = 0.001 W

1 W = 0.000001 MW

1 W = 0.001 קילוואט

1 W = 1000 mW

דוגמא. מצא את עוצמת זרימת המים הזורמת דרך הסכר אם גובה מפל המים הוא 25 מ' וקצב הזרימה שלו הוא 120 מ"ק לדקה.

נָתוּן:

ρ = 1000 ק"ג/מ"ק

פִּתָרוֹן:

מסת מים נופלים: m = ρV,

m = 1000 ק"ג/מ"ק 120 מ"ק = 120,000 ק"ג (12 104 ק"ג).

כוח הכבידה הפועל על המים:

F = 9.8 m/s2 120,000 ק"ג ≈ 1,200,000 N (12 105 N)

עבודה שנעשתה לפי זרימה לדקה:

A - 1,200,000 N · 25 מ' = 30,000,000 J (3 · 107 J).

כוח זרימה: N = A/t,

N = 30,000,000 J / 60 s = 500,000 W = 0.5 MW.

תשובה: N = 0.5 MW.

למנועים שונים יש הספקים הנעים בין מאיות ועשיריות קילוואט (מנוע של מכונת גילוח חשמלית, מכונת תפירה) ועד למאות אלפי קילוואט (טורבינות מים וקיטור).

טבלה 5.

הספק של כמה מנועים, קילוואט.

לכל מנוע יש לוחית (דרכון מנוע), שמציינת מידע מסוים על המנוע, כולל הספק שלו.

כוח האדם בתנאי פעולה רגילים הוא בממוצע 70-80 וואט. בעת קפיצה או ריצה במדרגות, אדם יכול לפתח הספק של עד 730 וואט, ומעלה במקרים מסוימיםואפילו גדול יותר.

מהנוסחה N = A/t נובע מכך

כדי לחשב את העבודה, יש צורך להכפיל את ההספק בזמן שבמהלכו בוצעה עבודה זו.

דוגמא. למנוע מאוורר החדר הספק של 35 וואט. כמה עבודה הוא עושה ב-10 דקות?

נרשום את תנאי הבעיה ונפתור אותה.

נָתוּן:

פִּתָרוֹן:

A = 35 W * 600s = 21,000 W * s = 21,000 J = 21 קילו-ג'יי.

תשובה א= 21 קילו-ג'יי.

מנגנונים פשוטים.

מאז ומתמיד, האדם השתמש במכשירים שונים לביצוע עבודה מכנית.

כולם יודעים כי חפץ כבד (אבן, ארון, כלי מכונה), שאינו ניתן להזזה ביד, ניתן להזזה בעזרת מקל ארוך מספיק - מנוף.

עַל הרגע הזההוא האמין כי בעזרת מנופים לפני שלושת אלפים שנה במהלך בניית הפירמידות ב מצרים העתיקההזיז והגביה לוחות אבן כבדים לגובה רב.

במקרים רבים, במקום להרים מטען כבד לגובה מסוים, ניתן לגלגל או למשוך אותו לאותו גובה לאורך מישור משופע או להרים אותו באמצעות בלוקים.

התקנים המשמשים להמרת כוח נקראים מנגנונים .

מנגנונים פשוטים כוללים: מנופים וזנייהם - בלוק, שער; מטוס משופע והזנים שלו - טריז, בורג. ברוב המקרים משתמשים במנגנונים פשוטים לצבירת כוח, כלומר להגברת הכוח הפועל על הגוף מספר פעמים.

מנגנונים פשוטים נמצאים הן במשק הבית והן בכל מכונות התעשייה והמפעל המורכבות החותכות, מסובבות ומטביעות יריעות פלדה גדולות או מתיחה החוטים העדינים ביותר, שממנו מכינים לאחר מכן בדים. אותם מנגנונים ניתן למצוא במכונות אוטומטיות מורכבות מודרניות, מכונות הדפסה וספירה.

זרוע מנוף. איזון כוחות על הידית.

בואו ניקח בחשבון את המנגנון הפשוט והנפוץ ביותר - המנוף.

מנוף הוא גוף קשיח שיכול להסתובב סביב תומך קבוע.

התמונות מראות כיצד עובד משתמש במוט כמנוף להרמת משא. במקרה הראשון, העובד בכוח ולוחץ על קצה המוט ב, בשנייה - מעלה את הקץ ב.

העובד צריך להתגבר על משקל העומס פ- כוח מכוון אנכית כלפי מטה. לשם כך, הוא מסובב את המוט סביב ציר העובר דרך היחידה ללא תנועהנקודת השבירה היא נקודת התמיכה בה על אודות. כּוֹחַ ובעזרתו פועל העובד על המנוף הוא פחות כוח פ, כך מקבל העובד לצבור כוח. בעזרת מנוף ניתן להרים מטען כה כבד עד שלא ניתן להרים אותו לבד.

האיור מציג מנוף שציר הסיבוב שלו על אודות(נקודת המשען) נמצאת בין נקודות הפעלת הכוחות או IN. תמונה נוספת מציגה תרשים של מנוף זה. שני הכוחות ו 1 ו ו 2 הפועלים על הידית מכוונים לכיוון אחד.

המרחק הקצר ביותר בין נקודת המשען לקו הישר שלאורכו פועל הכוח על הידית נקרא זרוע הכוח.

אורכו של הניצב הזה יהיה הזרוע של הכוח הזה. האיור מראה זאת OA- חוזק כתפיים ו 1; OB- חוזק כתפיים ו 2. הכוחות הפועלים על הידית יכולים לסובב אותו סביב צירו בשני כיוונים: בכיוון השעון או נגד כיוון השעון. כן, כוח ו 1 מסובב את הידית בכיוון השעון, ואת הכוח ו 2 מסובב אותו נגד כיוון השעון.

ניתן לקבוע בניסוי את המצב שבו המנוף נמצא בשיווי משקל בהשפעת הכוחות המופעלים עליו. יש לזכור שתוצאת פעולתו של כוח תלויה לא רק בו ערך מספרי(מודוס), אלא גם על הנקודה שבה הוא מוחל על הגוף, או איך הוא מכוון.

משקולות שונות תלויות מהמנוף (ראה איור) משני צידי נקודת המשען כך שבכל פעם הידית נשארת באיזון. הכוחות הפועלים על הידית שווים למשקלים של עומסים אלו. עבור כל מקרה, מודולי הכוח והכתפיים שלהם נמדדים. מהניסיון המוצג באיור 154, ברור שכוח 2 נמאזן את הכוח 4 נ. במקרה זה, כפי שניתן לראות מהאיור, הכתף בעלת החוזק הקטן יותר גדולה פי 2 מהכתף בעלת החוזק הגדול יותר.

בהתבסס על ניסויים כאלה, נקבע התנאי (כלל) של שיווי משקל מנוף.

מנוף נמצא בשיווי משקל כאשר הכוחות הפועלים עליו עומדים ביחס הפוך לזרועות הכוחות הללו.

את הכלל הזה אפשר לכתוב כנוסחה:

ו 1/ו 2 = ל 2/ ל 1 ,

איפה ו 1וו 2 - כוחות הפועלים על הידית, ל 1ול 2 , - כתפי הכוחות הללו (ראה איור).

שלטון שיווי המשקל הוקם על ידי ארכימדס בסביבות 287 - 212. לִפנֵי הַסְפִירָה ה. (אבל בפסקה האחרונה נאמר שהמנופים שימשו את המצרים? או שמא למילה "מסודת" יש כאן תפקיד חשוב?)

מכלל זה נובע שניתן להשתמש בכוח קטן יותר כדי לאזן כוח גדול יותר באמצעות מנוף. תן לזרוע אחת של הידית להיות גדולה פי 3 מהשנייה (ראה איור). לאחר מכן, על ידי הפעלת כוח של, למשל, 400 N בנקודה B, אתה יכול להרים אבן במשקל 1200 N. כדי להרים עומס כבד עוד יותר, אתה צריך להגדיל את אורך זרוע המנוף שעליה פועל העובד.

דוגמא. באמצעות מנוף, פועל מרים לוח במשקל 240 ק"ג (ראה איור 149). איזה כוח הוא מפעיל על זרוע המנוף הגדולה יותר של 2.4 מ' אם הזרוע הקטנה יותר היא 0.6 מ'?

נרשום את תנאי הבעיה ונפתור אותה.

נָתוּן:

פִּתָרוֹן:

לפי כלל שיווי משקל המנוף, F1/F2 = l2/l1, כאשר F1 = F2 l2/l1, כאשר F2 = P הוא משקל האבן. משקל אבן asd = gm, F = 9.8 N 240 ק"ג ≈ 2400 N

לאחר מכן, F1 = 2400 N · 0.6/2.4 = 600 N.

תשובה: F1 = 600 N.

בדוגמה שלנו, העובד מתגבר על כוח של 2400 N, תוך הפעלת כוח של 600 N על הידית. אבל במקרה זה, הזרוע עליה פועל העובד ארוכה פי 4 מזו שעליה פועל משקל האבן. ( ל 1 : ל 2 = 2.4 מ': 0.6 מ' = 4).

על ידי יישום כלל המינוף, כוח קטן יותר יכול לאזן כוח גדול יותר. במקרה זה, הכתף בעלת החוזק הקטן צריכה להיות ארוכה יותר מהכתף כוח גדול יותר.

רגע של כוח.

אתה כבר מכיר את הכלל של שיווי משקל מנוף:

ו 1 / ו 2 = ל 2 / ל 1 ,

באמצעות תכונת הפרופורציה (המכפלה של איבריו הקיצוניים שווה למכפלת האיברים האמצעיים שלו), אנו כותבים אותה בצורה זו:

ו 1ל 1 = ו 2 ל 2 .

בצד שמאל של השוויון נמצא תוצר הכוח ו 1 על הכתף שלה ל 1, ומימין - מכפלת הכוח ו 2 על הכתף שלה ל 2 .

המכפלה של מודול הכוח המסובב את הגוף והכתף שלו נקרא רגע של כוח; זה מסומן באות M. זה אומר

מנוף נמצא בשיווי משקל תחת פעולת שני כוחות אם רגע הכוח המסובב אותו בכיוון השעון שווה לרגע הכוח המסובב אותו נגד כיוון השעון.

כלל זה נקרא כלל הרגעים , ניתן לכתוב כנוסחה:

M1 = M2

ואכן, בניסוי ששקלנו (§ 56), הכוחות הפועלים היו שווים ל-2 N ו-4 N, הכתפיים שלהם הסתכמו ב-4 ו-2 לחצים מנוף, כלומר המומנטים של כוחות אלו זהים כאשר המנוף נמצא בשיווי משקל .

ניתן למדוד את רגע הכוח, כמו כל כמות פיזית. יחידת רגע הכוח נחשבת לרגע כוח של 1 N, שזרועו היא בדיוק 1 מ'.

יחידה זו נקראת מטר ניוטון (נ מ).

מומנט הכוח מאפיין את פעולתו של כוח, ומראה שהוא תלוי בו זמנית הן במודול הכוח והן במינוף שלו. ואכן, אנו כבר יודעים, למשל, שפעולת הכוח על דלת תלויה הן בגודל הכוח והן במקום בו מופעל הכוח. ככל שקל יותר לסובב את הדלת, כך מופעל הכוח הפועל עליה רחוק יותר מציר הסיבוב. עדיף להבריג את האום עם מפתח ברגים ארוך מאשר עם מפתח קצר. ככל שקל יותר להרים דלי מהבאר כך ידית השער ארוכה יותר וכו'.

מנופים בטכנולוגיה, בחיי היום יום ובטבע.

כלל המינוף (או כלל הרגעים) עומד בבסיס פעולתם של סוגים שונים של כלים והתקנים המשמשים בטכנולוגיה ובחיי היומיום שבהם נדרשת רווח בכוח או בנסיעות.

יש לנו רווח בכוח בעבודה עם מספריים. מספריים - זה מנוף(איור), שציר הסיבוב שלו מתרחש דרך בורג המחבר את שני חצאי המספריים. כוח הפועל ו 1 הוא החוזק השרירי של היד של האדם האוחז במספריים. כוח נגד ו 2 הוא כוח ההתנגדות של החומר הנחתך במספריים. בהתאם למטרה של המספריים, העיצוב שלהם משתנה. למספריים למשרד, המיועדות לחיתוך נייר, להבים ארוכים וידיות שאורכם כמעט זהה. אין צורך בחיתוך נייר כוח גדול, ועם להב ארוך יותר נוח לחתוך בקו ישר. למספריים לחיתוך פחים (איור) יש ידיות ארוכות בהרבה מהלהבים, מכיוון שכוח ההתנגדות של המתכת גדול וכדי לאזן אותו, יש להגדיל משמעותית את זרוע הכוח הפועל. יותר יותר הבדלבין אורך הידיות למרחק של החלק החיתוך וציר הסיבוב פנימה מספרי תיל(איור), מיועד לחיתוך חוט.

מנופים סוגים שוניםזמין במכוניות רבות. הידית של מכונת תפירה, הדוושות או בלם היד של אופניים, הדוושות של מכונית וטרקטור ומקשים של פסנתר הם כולם דוגמאות למנופים המשמשים במכונות ובכלים אלה.

דוגמאות לשימוש במנופים הן ידיות של משחות וספסלי עבודה, ידית של מכונת קידוח וכו'.

פעולת מאזני המנוף מבוססת על עקרון המנוף (איור). סולמות האימון המוצגים באיור 48 (עמ' 42) פועלים כ מנוף בעל זרוע שווה . IN סולמות עשרונייםהכתף ממנה תלויה הכוס עם המשקולות ארוכה פי 10 מהכתף הנושאת את העומס. זה מקל בהרבה על שקילת משאות גדולים. כאשר שוקלים עומס בסולם עשרוני, יש להכפיל את מסת המשקולות ב-10.

גם מכשיר המאזניים לשקילת קרונות משא של מכוניות מבוסס על כלל המינוף.

מנופים נמצאים גם ב חלקים שוניםגופות של בעלי חיים ובני אדם. אלה הם, למשל, ידיים, רגליים, לסתות. ניתן למצוא מנופים רבים בגוף החרקים (על ידי קריאת ספר על חרקים ומבנה גופם), ציפורים ובמבנה הצמחים.

יישום חוק שיווי המשקל של מנוף לבלוק.

לַחסוֹםזהו גלגל עם חריץ, מותקן במחזיק. חבל, כבל או שרשרת מועברים דרך חריץ הבלוק.

בלוק קבוע זה נקרא בלוק שצירו קבוע ואינו עולה או יורד בעת הרמת משאות (איור).

בלוק קבוע יכול להיחשב כמנוף שווה זרוע, שבו זרועות הכוחות שוות לרדיוס הגלגל (איור): OA = OB = r. בלוק כזה אינו מספק רווח בכוח. ( ו 1 = ו 2), אבל מאפשר לך לשנות את כיוון הכוח. בלוק ניתן להזזה - זה בלוק. שצירו עולה ויורד יחד עם העומס (איור). האיור מציג את המנוף המתאים: על אודות- נקודת המשען של המנוף, OA- חוזק כתפיים רו OB- חוזק כתפיים ו. מאז הכתף OBפי 2 מהכתף OAואז הכוח ופי 2 פחות כוח ר:

F = P/2 .

לכן, הבלוק הנייד נותן עלייה של פי 2 בחוזק .

ניתן להוכיח זאת באמצעות המושג של רגע הכוח. כאשר הבלוק נמצא בשיווי משקל, רגעי הכוחות וו רשווים זה לזה. אבל כתף הכוח ופי 2 מהמינוף ר, ולכן, הכוח עצמו ופי 2 פחות כוח ר.

בדרך כלל בפועל נעשה שימוש בשילוב של בלוק קבוע ובין נייד (איור). הבלוק הקבוע משמש מטעמי נוחות בלבד. זה לא נותן רווח בכוח, אבל זה משנה את כיוון הכוח. לדוגמה, הוא מאפשר להרים מטען בעמידה על הקרקע. זה שימושי עבור אנשים רבים או עובדים. עם זאת, זה נותן רווח בכוח פי 2 מהרגיל!

שוויון בעבודה בעת שימוש במנגנונים פשוטים. "כלל הזהב" של המכניקה.

המנגנונים הפשוטים שחשבנו משמשים בעת ביצוע עבודה במקרים בהם יש צורך לאזן כוח אחר באמצעות פעולת כוח אחד.

מטבע הדברים, נשאלת השאלה: תוך מתן רווח בכוח או בנתיב, האם מנגנונים פשוטים לא נותנים רווח בעבודה? את התשובה לשאלה זו ניתן לקבל מניסיון.

על ידי איזון שני כוחות שונים בגודל על מנוף ו 1 ו ו 2 (איור), הפעל את הידית. מסתבר שבמקביל נקודת ההפעלה של הכוח הקטן יותר ו 2 הולך רחוק יותר ס 2, ונקודת הפעלת הכוח הגדול יותר ו 1 - מסלול קצר יותר ס 1. לאחר שמדדנו את הנתיבים ואת מודולי הכוח הללו, אנו מוצאים שהנתיבים אותם עוברים נקודות הפעלת הכוחות על המנוף עומדים ביחס הפוך לכוחות:

ס 1 / ס 2 = ו 2 / ו 1.

כך, הפועלים על הזרוע הארוכה של המנוף, אנו צוברים כוח, אך יחד עם זאת אנו מפסידים באותה כמות בדרך.

תוצר של כוח ובדרך סיש עבודה. הניסויים שלנו מראים שהעבודה שנעשתה על ידי הכוחות המופעלים על המנוף שווה זה לזה:

ו 1 ס 1 = ו 2 ס 2, כלומר. א 1 = א 2.

כך, כשאתה משתמש במינוף, לא תוכל לנצח בעבודה.

על ידי שימוש במינוף, אנו יכולים להשיג כוח או מרחק. על ידי הפעלת כוח על הזרוע הקצרה של הידית, אנו מרוויחים מרחק, אך מפסידים באותה כמות בכוח.

יש אגדה שארכימדס, שמח על גילוי שלטון המינוף, קרא: "תן לי נקודת משען ואני אהפוך את כדור הארץ!"

מובן שארכימדס לא היה יכול להתמודד עם משימה כזו גם אם הוא קיבל נקודת משען (שהייתה צריכה להיות מחוץ לכדור הארץ) ומנוף באורך הנדרש.

כדי להרים את כדור הארץ רק 1 ס"מ, הזרוע הארוכה של המנוף תצטרך לתאר קשת באורך עצום. ייקח מיליוני שנים להזיז את הקצה הארוך של הידית לאורך הנתיב הזה, למשל, במהירות של 1 מטר לשנייה!

בלוק נייח לא נותן שום רווח בעבודה,שקל לאמת בניסוי (ראה איור). דרכים, נקודות סבירותהפעלת כוחות וו ו, זהים, הכוחות זהים, כלומר העבודה זהה.

ניתן למדוד ולהשוות את העבודה שנעשתה בעזרת בלוק נע. על מנת להרים מטען לגובה h באמצעות בלוק מזיז, יש צורך להזיז את קצה החבל אליו מחובר הדינמומטר, כפי שמראה הניסיון (איור), לגובה של 2h.

לכן, משיגים רווח פי 2 בכוח, הם מפסידים פי 2 בדרך, לכן, הבלוק הנייד לא נותן רווח בעבודה.

תרגול בן מאות שנים הראה זאת אף אחד מהמנגנונים לא נותן רווח בביצועים.הם משתמשים במנגנונים שונים על מנת לנצח בכוח או בנסיעות, בהתאם לתנאי העבודה.

מדענים עתיקים כבר ידעו כלל החל על כל המנגנונים: לא משנה כמה פעמים ננצח בכוח, אותו מספר פעמים נפסיד במרחק. כלל זה כונה "כלל הזהב" של המכניקה.

יעילות המנגנון.

כאשר שקלנו את העיצוב והפעולה של המנוף, לא לקחנו בחשבון חיכוך, כמו גם את משקל המנוף. בתנאים האידיאליים הללו, העבודה שנעשתה על ידי הכוח המופעל (נכנה עבודה זו מלא), שווה ל מוֹעִילעבודה על הרמת משאות או התגברות על כל התנגדות.

בפועל, סך העבודה שנעשה על ידי מנגנון הוא תמיד מעט יותר מהעבודה השימושית.

חלק מהעבודה נעשה כנגד כוח החיכוך במנגנון ועל ידי הזזת חלקיו הבודדים. לכן, בעת שימוש בבלוק מזיז, אתה צריך בנוסף לבצע עבודה כדי להרים את הבלוק עצמו, את החבל ולקבוע את כוח החיכוך בציר הבלוק.

בכל מנגנון שננקוט, העבודה השימושית שנעשית בעזרתה מהווה תמיד רק חלק מכלל העבודה. פירוש הדבר, כשמציינים עבודה שימושית באות Ap, עבודה כוללת (הוצאה) באות Az, אנו יכולים לכתוב:

לְמַעלָה< Аз или Ап / Аз < 1.

היחס בין עבודה שימושית לסך העבודה נקרא יעילות המנגנון.

גורם היעילות מקוצר כיעילות.

יעילות = Ap / Az.

היעילות מבוטאת בדרך כלל כאחוז ומסומנת באות היוונית η, הנקראת "eta":

η = Ap / Az · 100%.

דוגמא: עומס במשקל 100 ק"ג תלוי על הזרוע הקצרה של מנוף. להרמתו מופעל על הזרוע הארוכה כוח של 250 N. העומס מועלה לגובה h1 = 0.08 מ' ונקודת ההפעלה כוח מניעירד לגובה h2 = 0.4 מ' מצא את היעילות של הידית.

נרשום את תנאי הבעיה ונפתור אותה.

נָתוּן :

פִּתָרוֹן :

η = Ap / Az · 100%.

סה"כ עבודה (שהוצאה) Az = Fh2.

עבודה שימושית Ap = Рh1

P = 9.8 100 ק"ג ≈ 1000 N.

Ap = 1000 N · 0.08 = 80 J.

Az = 250 N · 0.4 מ' = 100 J.

η = 80 J/100 J 100% = 80%.

תשובה : η = 80%.

אבל " כלל זהב"מתבצעת גם במקרה זה. חלק מהעבודה השימושית - 20% ממנה - מושקעת בהתגברות על חיכוך בציר הידית והתנגדות האוויר, וכן על תנועת הידית עצמה.

היעילות של כל מנגנון היא תמיד פחות מ-100%. כאשר מתכננים מנגנונים, אנשים שואפים להגביר את היעילות שלהם. כדי להשיג זאת מצטמצמים החיכוך בצירי המנגנונים ומשקלם.

אֵנֶרְגִיָה.

במפעלים ובמפעלים, מכונות ומכונות מונעות על ידי מנועים חשמליים, אשר צורכים אנרגיה חשמלית(ומכאן השם).