Что называется полезной работой полной работой
На этом уроке узнаем, куда пропадает часть затраченной энергии при работе каких-либо механизмов, научимся решать задачи с использованием КПД и познакомимся с мерами по увеличению КПД разных механизмов.
Полезная и затраченная работа
На предыдущих занятиях при рассмотрении устройства и работы простейших механизмов мы не учитывали трение между деталями механизмов, вес механизмов – это идеализированные условия. На практике работа, совершаемая приложенной к телу силой, называется затраченной, она всегда больше работы, которая совершается по перемещению груза, поднятию груза или преодолению сопротивления, эта работа называется полезной (Рис. 1). Полезная работа меньше затраченной .
Рис. 1. Поднимая груз, мы поднимаем крепление, веревки, преодолеваем трение
Коэффициент полезного действия
Отношение полезной работы к затраченной работе, выраженной в процентах, называется коэффициентом полезного действия (КПД): .
КПД выражается в процентах, чтобы его рассчитать, необходимо знать работу полезную и работу затраченную. При этом золотое правило механики не нарушается, потому что часть работы необходимо затратить, например, на трение, и, если сложить эти расходы, получается затраченная работа.
Эксперимент
На наклонной плоскости перемещаем каретку с грузом, с помощью динамометра узнаем вес каретки с грузом, в нашем случае вес 3 Н (Рис. 2).
Рис. 2. Вес каретки с грузом
Далее будем стараться перемещать каретку по наклонной плоскости, заметим при этом показания динамометра, который покажет силу тяги, прикладываемую к каретке. При равномерном перемещении сила тяги равна 1,8 Н. Узнаем путь каретки, он составляет 0,38 м, высота на которую каретку подняли 0,18 м (Рис. 3).
Рис. 3. Поднятие каретки с грузом по наклонной плоскости
Рассчитываем полезную и затраченную работу. Мы подняли груз весом P на высоту h – это полезная работа: .
Сила тяги и путь пройденный кареткой – это затраченная работа: .
Определим КПД: .
Задача
Условие: с помощью неподвижного блока груз массой m = 100 кг, подняли на высоту h = 5 м. Необходимо посчитать затраченную работу , если КПД этой установки = 70% (Рис. 4).
Рис. 4. Работа силы тяжести при поднятии груза
Решение
В формулу расчета КПД запишем известные нам данные и преобразуем, разделив левую и правую часть на 100%.
Из этого выражения получим .
Чтобы рассчитать полезную работу, необходимо выяснить, что полезного совершалось в данной задаче. Груз массой 100 кг поднимали на высоту 5 м.
– ускорение свободного падения
Объединяем все полученные формулы вместе: .
Проверка единиц измерения: .
Ответ: приблизительное значение работы составляет 7143 Дж.
Заключение
Когда конструкторы создают различные механизмы, они стремятся увеличить КПД путём уменьшения трения между частями механизма (смазочные материалы, подбор материалов) или уменьшения веса механизма.
Список рекомендованной литературы
- Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
- Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
- Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
Рекомендованные ссылки ресурсы сети Интернет
Интернет-портал «» (Источник)
Домашнее задание
- На коротком плече рычага подвешен груз массой 100 кг. Для его подъема к длинному плечу приложили силу 250 Н, груз подняли на высоту 0,08 м, при этом точка приложения движущей силы опустилась на высоту 0,4 м. Найти КПД рычага.
- Ящик массой 54 кг с помощью подвижного блока подняли на некоторую высоту. К тросу блока была приложена сила, равная 360 Н. Определите коэффициент полезного действия подвижного блока.
- По наклонному настилу длиной 3 м рабочий вкатил в кузов бочку массой 55 кг. Определите КПД погрузки, если рабочий прилагал силу 330 Н, а высота кузова машины 1,5 м.
Источник
Анонимный вопрос · 4 июня 2018
< 100
Какая профессия на ваш взгляд самая скучная и почему?
Во время учёбы в ВУЗе я проходил производственную практику на хлебозаводе. Там была линия по выпечке сушек. Специальные машины лепили сушки из сырого теста, и они потом на конвейере отправлялись в печь. Иногда из-за несовершенства процесса сушки касались друг друга. Если бы они отправились в таком виде в печь, они бы слиплись. Для того, чтобы этого не происходило, у конвейера стоял специальный человек со специальной палочкой и разделял этой палочкой касающиеся сушки. Это была самая скучная работа, которую я видел в своей жизни.
Ну и ещё профессия бухгалтера по-моему довольно скучная.
Прочитать ещё 38 ответов
В чем разница между работой, трудом и деятельностью?
Практикующий психолог. Диетолог.
Работа-это деятельность, результаты которой направлены на удовлетворение потребностей общества и физических лиц. Это функционироваие какой-либо ситемы, организма или общности.
Труд-это осознанная деятельность человека при помощи орудий труда, которые он использует для механического, физического, химического преобразования свойств предметов и явлений природы.
Деятельность-это любая активность отдельного человека или организации , которой придается некоторый смысл, т.е. для чего ты это делаешь.
Какие профессии считаются женскими?
Профессия няни всегда больше считалась женским делом, ведь испокон веков, именно женщины сидели с детьми.
Но Бебиситтер Sittme Николай Ковалев считает это устаревшим стереотипом: «Сейчас все больше и больше мужчин берут декретные отпуска, чтобы провести время со своими детьми и заниматься их развитием. Вопрос воспитания смещается в сторону совместных усилий обоих родителей, иногда даже сильнее в сторону отцов. Я работаю няней уже 2 года. Все началось с просьбы знакомых посидеть с их детьми – родители и дети были в восторге. После этого я задумался, что мне самому это нравится и стал работать няней. Своих детей у меня пока нет, но большая часть жизни, так или иначе, была с ними связана – с 2013 года я занимаюсь поиском пропавших детей как Координатор Поисково-Спасательного отряда «Полярная Звезда», а также по адаптации детей в семье после пропажи.
Я закончил Московский педагогический государственный университет – педагог технологии и информатики. В работе няней мне очень нравится обратная связь, эмоциональная отдача. Всегда в работе я стараюсь вложить что-то полезное и нужное в ребенка, даже если я буду с ним работать всего пару часов. И тот результат, который я получаю – стоит всех усилий, я чувствую, что помогаю и даю что-то новое. Но с трудностями приходится сталкиваться – например, когда родители не подготовили ребенка к тому, что они останутся с чужим человеком, не познакомили меня с ребенком, что создает определенные ложности в понимании.
Всем мужчинам с необычными «женскими» профессиями мне хочется сказать, что нет такой профессии, у которой была бы четкая привязка к полу – у всех есть свой функционал в работе. Главное, что не нужно стесняться и если лежит душа – нужно заниматься этим, привлекать других и городиться!»
Больше интересных статей в нашем Zen
Прочитать ещё 2 ответа
Получение профессии является обязательным условием успешной жизни ?
Студент-режиссёр, немного сценарист, где-то актёр, пролетарий
Смотря что считать успешной жизнью. Вообще, ремесло нужно обязательно. Вот, к примеру, ногтевой сервис не является престижной профессией, но если ты хороший мастер, получаешь больше, чем среднестатистический офисный работник и плевать тебе на этот престиж, если есть деньги.
Даже работа официантом — это получение профессии, потому что происходит развитие: ты с каждым годом можешь становиться все лучше и лучше, зарабатывая прилично.
А, может быть, для тебя успех — написание статей за символические деньги.
Короче, надо найти мерило и двигаться в его направлении. Мастерство пригодится всегда — это факт.
На что похожа работа политтехнолога?
политтехнолог, руководил избирательными кампаниями в России и Украине…
Я выпускник Новосибирского университета, и там я много играл в КВН. Вот то, чем мы занимаемся, очень похоже на КВН — есть команда единомышленников, есть творчество, чувство юмора, самоирония, есть оценка аудитории, выход на публику. То есть нужно понимать, насколько мы оказались креативнее, чем другие.
Во-вторых, политика напоминает мне стройотряд — выехали куда-то, живем по квартирам, по гостиницам, пашем с утра до ночи, и нужно получить какой-то результат за короткий срок. Это как коровник построить в стройотряде — не построили, не получили денег. Я бы даже сказал, что моя работа похожа на комсомол в целом. Ведь это же все про идеологию.
Еще работа политтехнолога — это чистой воды игра в шахматы. Не удивляйтесь, что когда я был политтехнологом оранжевой революции, которая кстати, никогда не задумывалась как антироссийская, сидя в оранжевом штабе, спокойно общался с Владиславом Сурковым, которого считаю очень умным стратегом. И мы оба понимали, что все это — лишь шахматная игра. Похожая ситуация была в 90-ые, когда некоторые политтехнологи воевали друг с другом с пеной у рта, а мы с Сурковым спокойно пили вместе кофе. Это игра в шахматы, а не в Чапаева — после «битв» мы можем спокойно наливать друг другу чай и общаться с уважением. Профессиональные политтехнологи редко бывают политизированы, как и врач, например, который может лечить и преступника, и его следователя. А я к тому же психотерапевт, и эта неангажированность мне очень близка. Это похоже на то, как я лечу семьи. Есть муж, есть жена, и я не могу встать на чью-то сторону, моя задача сделать так, чтобы они друг друга поняли. И если говорить о политическом пиаре, здесь те же задачи — помочь политику стать представителем интересов своей аудитории, а людям объяснить, кто он такой, почему именно он. Это тоже процесс двусторонней коммуникации.
Прочитать ещё 1 ответ
Источник
| ««« [ ] »»» | ||
| § 05-б. Коэффициент полезного действия | ||
Допустим, мы отдыхаем на даче, и нам нужно принести из колодца воды. Мы опускаем в него ведро, зачерпываем воду и начинаем поднимать. Не забыли, какова наша цель? Правильно: набрать воды. Но взгляните: мы поднимаем не только воду, но и само ведро, а также тяжёлую цепь, на которой оно висит. Это символизирует двухцветная стрелка: вес поднимаемого нами груза складывается из веса воды и веса ведра и цепи.
Рассматривая ситуацию качественно, мы скажем: наряду с полезной работой по подъёму воды мы совершаем и другую работу – подъём ведра и цепи. Разумеется, без цепи и ведра мы не смогли бы набрать воды, однако, с точки зрения конечной цели, их вес «вредит» нам. Если бы этот вес был бы меньше, то и полная совершённая работа тоже была бы меньше (при той же полезной). Теперь перейдём к количественному изучению этих работ и введём физическую величину, называемую коэффициентом полезного действия. Задача. Яблоки, отобранные для переработки, грузчик высыпает из корзин в грузовик. Масса пустой корзины 2 кг, а яблок в ней – 18 кг. Чему равна доля полезной работы грузчика от его полной работы? Решение. Полной работой является перемещение яблок в корзинах. Эта работа складывается из подъёма яблок и подъёма корзин. Важно: поднятие яблок – полезная работа, а поднятие корзин – «бесполезная», потому что цель работы грузчика – переместить только яблоки.
| ||
Введём обозначения: Fя – сила, с которой руки поднимают вверх только яблоки, а Fк – сила, с которой руки поднимают вверх только корзину. Каждая из этих сил равна соответствующей силе тяжести: F=mg. Пользуясь формулой A = ±( F||· l ) , «распишем» работы этих двух сил: Aполезн = +Fя · lя = mяg · h и Aбесполезн = +Fк · lк = mкg · h Полная работа складывается из двух работ, то есть равна их сумме: Aполн = Aполезн + Aбесполезн = mяg h + mкg h = ( mя + mк ) · g h В задаче нас просят вычислить долю полезной работы грузчика от его полной работы. Сделаем это, поделив полезную работу на полную:
В физике такие доли принято выражать в процентах и обозначать греческой буквой «η» (читается: «эта»). В итоге получим: η = 0,9 или η = 0,9 ·100% = 90% , что то же самое. Это число показывает, что из 100% полной работы грузчика доля его полезной работы составляет 90%. Задача решена. Физическая величина, равная отношению полезной работы к полной совершённой работе, в физике имеет собственное название – КПД – коэффициент полезного действия:
После вычисления КПД по этой формуле его принято умножать на 100%. И наоборот: для подстановки КПД в эту формулу его значение нужно перевести из процентов в десятичную дробь, поделив на 100%.
| ||||||||||||||||||||||||
Источник
Физика — это наука, которая изучает процессы, происходящие в природе. Наука эта очень интересная и любопытная, ведь каждому из нас хочется удовлетворить себя ментально, получив знания и понимание того, как и что в нашем мире устроено. Физика, законы которой выводились не одно столетие и не одним десятком ученных, помогает нам с этой задачей, и мы должны только радоваться и поглощать предоставленные знания.
Но в то же время физика — наука далеко непростая, как, собственно, и сама природа, но разобраться в ней было бы очень интересно. Сегодня мы будем говорить о коэффициенте полезного действия. Мы узнаем, что такое КПД и зачем он нужен. Рассмотрим все наглядно и интересно.
Определение и расшифровка КПД
Расшифровка аббревиатуры — коэффициент полезного действия. Однако и такое толкование с первого раза может оказаться не особо понятным. Этим коэффициентом характеризуется эффективность системы или какого-либо отдельного тела, а чаще — механизма. Эффективность характеризуется отдачей или преобразованием энергии.
Этот коэффициент применим практически ко всему, что нас окружает, и даже к нам самим, причём в большей степени. Ведь совершаем мы полезную работу все время, только вот как часто и насколько это важно, уже другой вопрос, с ним и используется термин «КПД».
Важно учесть, что этот коэффициент — величина неограниченная, она, как правило, представляет собой либо математические значения, к примеру, 0 и 1, либо же, как это чаще бывает — в процентах.
В физике этот коэффициент обозначается буквой Ƞ, или, как её привыкли называть, Эта.
Полезная работа
При использовании каких-либо механизмов или устройств мы обязательно совершаем работу. Она, как правило, всегда больше той, что необходима нам для выполнения поставленной задачи. Исходя из этих фактов различается два типа работы: это затраченная, которая обозначается большой буквой, А с маленькой з (Аз), и полезная — А с буквой п (Ап). Для примера, возьмем такой случай: у нас есть задача поднять булыжник определенной массой на определенную высоту. В этом случае работа характеризует только преодоление силы тяжести, которая, в свою очередь, действует на груз.
В случае когда для подъема применяется какое-либо устройство, кроме силы тяжести булыжника, важно учесть еще и силу тяжести частей этого устройства. И кроме всего этого, важно помнить, что, выигрывая в силе, мы всегда будем проигрывать в пути. Все эти факты приводят к одному выводу, что затрачиваемая работа в любом варианте окажется больше полезной, Аз > Ап, вопрос как раз заключается в том, насколько её больше, ведь можно максимально сократить эту разницу и тем самым увеличить КПД, наш или нашего устройства.
Полезная работа — это часть затрачиваемой, которую мы совершаем, используя механизм. А КПД — это как раз та физическая величина, которая показывает, какую часть составляет полезная работа от всей затраченной.
Итог:
- Затрачиваемая работа Aз всегда больше полезной Ап.
- Чем больше отношение полезной к затрачиваемой, тем выше коэффициент, и наоборот.
- Ап находится произведением массы на ускорение свободного падения и на высоту подъема.
Физическая формула КПД
Существует определенная формула для нахождения КПД. Она звучит следующим образом: чтобы найти КПД в физике, нужно количество энергии разделить на проделанную системой работу. То есть КПД — это отношение затраченной энергии к выполненной работе. Отсюда можно сделать простой вывод, что тем лучше и эффективнее система или тело, чем меньше энергии затрачивается на выполнение работы.
Сама формула выглядит кратко и очень просто Ƞ будет равняться A/Q. То есть Ƞ = A/Q. В этой краткой формулы и фиксируют нужные нам элементы для вычисления. То есть A в этом случае является использованной энергией, которая потребляется системой во время работы, а большая буква Q, в свою очередь, будет являться затраченной A, или опять же затраченной энергией.
В идеале КПД равен единице. Но, как это обычно бывает, он её меньше. Так происходит по причине физики и по причине, конечно же, закона о сохранении энергии.
Все дело в том, что закон сохранения энергии предполагает, что не может быть получено больше А, чем получено энергии. И даже единице этот коэффициент будет равняться крайне редко, поскольку энергия тратится всегда. И работа сопровождается потерями: к примеру, у двигателя потеря заключается в его обильном нагреве.
Итак, формула КПД:
Ƞ=А/Q, где
- A — полезная работа, которую выполняет система.
- Q — энергия, которую потребляет система.
Применение в разных сферах физики
Примечательно, что КПД не существует как понятие нейтральное, для каждого процесса есть свой КПД, это не сила трения, он не может существовать сам по себе.
Рассмотрим несколько из примеров процессов с наличием КПД.
К примеру, возьмем электрический двигатель. Задача электрического двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. В этом случае коэффициентом будет являться эффективность двигателя в отношении преобразования электроэнергии в энергию механическую. Для этого случая также существует формула, и выглядит она следующим образом: Ƞ=P2/P1. Здесь P1 — это мощность в общем варианте, а P2 — полезная мощность, которую вырабатывает сам двигатель.
Нетрудно догадаться что структура формулы коэффициента всегда сохраняется, меняются в ней лишь данные, которые нужно подставить. Они зависят от конкретного случая, если это двигатель, как в случае выше, то необходимо оперировать затрачиваемой мощностью, если работа, то исходная формула будет другая.
Теперь мы знаем определение КПД и имеем представление об этом физическом понятии, а также об отдельных его элементах и нюансах. Физика — это одна из самых масштабных наук, но её можно разобрать на маленькие кусочки, чтобы понять. Сегодня мы исследовали один из этих кусочков.
Видео
Это видео поможет вам понять, что такое КПД.
Источник