Какая работа полезная а какая полная
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
| ««« [ ] »»» | ||
| § 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
Анонимный вопрос · 4 июня 2018
< 100
Какие есть профессии для ленивых людей?
Есть категория людей, которым лень работать. Но можно подобрать вакансии, которые подойдут даже тем, кто не желает трудиться, но хочет заработать.
- Смотритель музея. Задача смотрителя помогать посетителям музея, и следить за экпонантами.
- Дегустатор. Мечта, а не работа, получать деньги за пробу напитков и еды. Дегустаторы требуется на всех предприятиях, которые занимаются алкоголем или продуктами питания.
- Зритель в студии. Получать зарплату, за то, что сидишь в зале и наблюдаешь за игрой знаменитостей.
- Тестировщик игр. Нужно не просто играть, но и находить ошибки разработчиков.
Еще больше интересных статей вы можете найти в справочнике студента.
Прочитать ещё 1 ответ
Считаете ли вы свою профессию (работу) полезной для общества? Если да, то объясните почему.?
Москва, промышленный альпинист, сказочник
Ещё бы. Это вторая причина (после денег), по которой я все ещё вишу на верёвках. Без меня, и таких как я, дома будут грязными, пыльными, через окна современных высоток невозможно будет смотреть, старый герметик будет рассыпаться, и ветер будет гулять по вашим квартирам, так как некому будет загерметизированы заново. Смертность от упавших сосулек и сошедшего снега заметно возрастает, как и количество рухнувших крыш, не выдержавших снежной массы. Некому будет украшать торговые центры перед новым годом, обеспыливать их, и другие строения. Даже лампочку поменять без нас во многих местах просто не получится. Многие здания, стадионы, вышки просто не могли бы быть построены без меня, и таких как я. Такие, как я, между делом, не жалея рук укрывали от бомбежек все эти Исаакиевский соборы, и прочее культурное наследие в блокадном Ленинграде. Такие, как я, вешают вам кондиционеры, спиливают деревья, которые угрожают упасть на вас, или вашу машину, радуют ваших детей на новый год, залезая в окно в костюме деда мороза. Мы тянем слаботочку под потолком, монтируем любую хреновину, которая только может придти вам в голову, на любой высоте, меняем пятисоткиллограмовые окна, вытаскиваем рояль на седьмой этаж через балкон. Считаю ли я свою профессию полезной? Пожалуй, да. Без нас города сократятся до высоты хрущёвок; исчезнет, развалится, превратится в прах все то архитектурное разнообразие, которое можно видеть на современных улицах. Тысячи разных задач без нас потребуют в тысячу раз больше ресурсов. Я считаю себя охрененно полезным. И это греет мне сердце.
Прочитать ещё 4 ответа
Чем работа отличается от труда???
Чем работа отличается от труда.
Ложь не имеет ни чего общего с обманом, с враньём, с иллюзиями. Ложь, это реальное существование человечества в современных нечеловеческих условиях жизни. То есть, история мировой (нашей) цивилизации, есть временной период существования человечества в условиях, предназначенных для жизни флоры и фауны, где каждый биологический вид ведёт примитивный образ жизни по сравнению с идеальной жизнью, которую может вести каждый представитель ноосферы (сферы разума).
История человечества уже закончилась, то есть время выживания человечества, как временного представителя биосферы, закончилось. Производительные силы, созданные наукой, уже позволяют современному человечеству комфортно выживать в современных нечеловеческих условиях жизни. То есть, производительные силы созданные наукой, позволяет людям легко строить свою собственную, но примитивную жизнь, присущую биологическим видам.
Практика показывает, что современная официальная наука, так увлеклась проблемой выживания человечества, что современные учёные, оказались поголовно безграмотными в гуманитарном отношении, не способными не только отличать ложь от истины, но даже не способными отличать работу от труда. Поэтому каждый современный учёный сегодня, сам того не сознавая, бытует в мире, как враг РОДА человеческого, работает, тем самым пытается уничтожить человечество как вид. Судите сами.
Вот, к примеру, возьмём современную атомную электростанцию. Если поменять квалифицированный персонал атомной электростанции, на персонал без профильного образования, это значит, превратить атомную электростанцию в атомную бомбу, которая обязательно взорвётся, вопрос, лишь во времени. Когда? Современная наука, состоит из учёных – профанов в гуманитарном отношении, неспособных отличать работу от труда, поэтому представляет собой «атомную бомбу», которая обязательно уничтожит мировую цивилизацию, вопрос лишь во времени. Когда?
Много лет занимаюсь самостоятельным поиском истинного смысла, который определяет жизнь каждого человека на земле. Мне удалось теоретически решить эту проблему. Истина в отличие от правды, существует одна на всех людей, живущих на земле. Созданная мною теория адекватно отражает истину, поэтому моя теория является единственным инструментом, с помощью которого можно предотвратить уничтожение мировой цивилизации. Чтобы предотвратить массовую гибель людей, необходимо срочно, на практике научить современных людей отличать работу от труда. Попытаюсь просветить. Здесь всё гениально просто.
НАРОД – это всё то, что НАРОЖДАЕТСЯ на земле для определённого РОДА деятельности. То есть в природе существует бесчисленное множество видов деятельности, а вот РОДОВ деятельности существует всего два, это работа и труд.
Работа, как процесс, это эквивалентный обмен энергией между биологическими видами и окружающей их средой обитания. Работа, как деятельность всегда направлена на сохранение своего собственного физиологического состояния. Поэтому, работа, как РОД деятельности позволяет вести лишь примитивный образ жизни, для которой нарождается флора и фауна.
Труд, как деятельность всегда направлен на сохранение своего собственного духовного состояния. Труд, как РОД деятельности существует на земле, как способ построения идеальной жизни человеком, как гомо сапиенсом. Труд, как процесс, это где благодаря орудиям труда (производительным силам) один, отдельно взятый человек способен производить энергии во много раз больше, чем ему необходимо для удовлетворения своих собственных физиологических потребностей. Если отнять из общего объёма энергии, произведённого отдельно взятым человеком, часть энергии, которую человек потратил на производство общего объёма энергии , то оставшаяся часть энергии тут же преобразуется в результат труда, то есть преобразуется в результат его духовной деятельности.
Труд отличается от работы тем, что результаты труда во много раз перекрывают затраты на производство результатов труда, что делает труд единственным способом в построении человеком своей собственной идеальной жизни.
В современном мире нет ни одного человека, который смог бы предъявить обществу свои собственные результаты труда, то есть результаты духовной деятельности. Потому что все государства во всём мире отнимают у трудящихся их результаты духовной деятельности, тем самым принуждают большую часть населения земли строить свою жизнь примитивным способом, как всякий биологический вид в биосфере. По моему мнению, уже давно пора запретить государству проводить порочную практику и отдать людям их право на труд, как духовную деятельность, для которой они рождены.
Как, по сути, отличить работу от труда?
Главный редактор литературного журнала Покет-Бук
Очень просто. Если Вы по своей собственной воле осмысленно и с удовольствием производите действия, направленные на получение лично для Вас значимого или значимого общественно результата с обязательным участием в связанных с этим результатом преференциях, то это труд. Например, Вы сами взрастили огурцы на огороде и съели их. Это труд. Или вышли с соседями и разбили парк, которым будете и сами пользоваться. Это тоже труд.
Если Вы производите какие-либо действия по принуждению (в т. ч. экономическому, кушать-то надо что-то и приходится наниматься) в интересах другого лица, лиц или государства без всякого значимого участия в преференциях от результата Ваших действий, то это работа. Например, чтобы прокормиться без всякого желания и интереса Вы делаете зубные щетки в компании Иванова. Иванов забирает себе всю прибыль, Вам платит договоренную зарплату, на которую Вы и кормитесь. Никаких преференций от бизнеса Иванова Вы не получаете. Это работа.
Источник
Определение 1
КПД (коэффициент полезного действия) — величина, характеризующая
соотношение используемой энергии к затрачиваемой, т.е. энергетическую эффективность системы.
КПД измеряется в процентах или указывается как десятичная дробь от 0 до 1. КПД 50% (или, что тоже самое– 0,5) означает, что только половина энергии используется для выполнения работы. Остальная рассеивается в окружающем пространстве, как правило, в форме тепла.
Замечание 1
Коэффициент полезного действия паровозов, применявшихся для железнодорожных перевозок в XIX — первой половине XX вв., составлял менее 10%, т.е. 90 и более процентов тепла от сжигаемого в топках угля улетучивалось в атмосферу, не выполняя полезной работы по вращению колес, приводящему к движению состав. Для сравнения: КПД пришедших на смену паровозам тепловозов (в них используются не паровые, а дизельные двигатели) достигает 40%.
КПД в формулах обозначают греческой буквой $eta$ (эта).
$eta = frac{A_п}{A_з}$
, где $A_п$ — полезная работа, $A_з$ — затраченная.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Полезная работа и потери энергии
«Полезность» выполняемой работы — величина субъективная, связанная с человеческим восприятием, поэтому о КПД говорят чаще всего применительно к искусственно созданным системам. Несмотря на то, что технологии совершенствуются, избежать потерь в рукотворных системах инженерам не удастся:
- в механических устройствах часть затрачиваемой энергии всегда тратится на преодоление сил трения между соприкасающимися деталями (эти силы уменьшают за счет более тщательной обработки и смазки);
- в электрических системах часть энергии рассеивается в виде тепла при преодолении сопротивления проводников (явление сверхпроводимости еще не применимо к практике и требует низких температур);
- в нагревательных приборах утечки происходят в силу дефектов теплоизоляции и т.п.
Таким образом,
$A_з$ > $A_п$
, где $A_з$ — работа затраченная, $A_п$ — работа полезная.
Потери энергии можно сводить к минимуму, но полностью исключить их невозможно. Какое бы совершенное устройство мы не придумали, КПД никогда не достигнет единицы в силу второго закона термодинамики, действие которого исключает создание механизмов с КПД равным или большим 100%.
КПД различных физических процессов
Методики подсчета КПД разнятся в зависимости от физической природы явлений, задействованных в преобразующих энергию системах.
При практических расчетах, связанных с движением, знаменатель формулы КПД удобнее представить не как работу (произведение силы на расстояние), а как затраченную энергию, выделившуюся, например, при сжигании топлива:
$eta = frac{A_п}{Q}$
, где $A_п$ — выполненная системой полезная работа, $Q$ — затраченная системой энергия.
Например, зная сколько бензина истрачено двигателем автомобиля (количество выделившегося в результате тепла можно легко подсчитать), а также массу, скорость и пройденное расстояние, легко найти КПД.
Если речь идет не об автомобиле с двигателем внутреннего сгорания, а об электромобиле, то затраты энергии в знаменателе можно подсчитать как произведение средних тока и напряжения за время движения рассматриваемого транспортного средства.
Поскольку мощность представляет собой работу, выполняемую в единицу времени, КПД иногда бывает удобно посчитать как соотношение входной и выходной мощностей системы:
$eta = frac{P_{out}}{P_{in}}$
, где $P_{in}$ — мощность на входе системы, $P_{out}$ — на выходе.
Такой подход удобен, например, при расчете КПД солнечных батарей. В знаменателе в этом случае будет мощность светового излучения, падающего на их поверхность, в числителе — мощность генерируемого тока.
Пример 1
Лебедка, потребляющая мощностью 500 Вт, за время 10 с подняла груз массой 70 кг на высоту 5м. Найти КПД лебедки.
Лебедка преодолела силу тяжести, совершив работу
$A_л = m cdot g cdot h$
, где $m$ — масса, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ высота.
Подставив значения, получаем:
$A = 70 cdot 9,8 cdot 5 = 3430 Дж$
Затраченную энергию найдем через мощность и время:
$Q = P cdot t$
, где $Q$ — энергия, $P$ — мощность, $t$ — время.
Подставив значения, получаем:
$Q = 500 Вт cdot 10 с = 5000 Дж$
КПД находим как соотношение
$eta = frac{A}{Q} = frac{3430}{5000}cdot 100$% = $68,6$%
Ответ: КПД лебедки равен 68,6%.
Источник