Коэффициент полезного действия механизма

Рассматривая устройство и действие рычага, мы не учитывали трение, а также вес рычага. В этих идеальных условиях работа, совершенная приложенной силой (эту работу мы будем называть полной), равна Полезной работе по поднятию грузов или преодолению какого-либо сопротивления.

На практике совершенная с помощью механизма полная работа всегда несколько больше полезной работы. Часть работы совершается против силы трения в механизме и по перемещению его отдельных частей. Так, применяя подвижный блок, приходится дополнительно совершать работу по поднятию самого блока, веревки и по преодолению силы трения в оси блока.

Какой бы механизм мы ни взяли, полезная работа, совершенная с его помощью, всегда составляет лишь часть полной работы. Следовательно, обозначив полезную работу буквой Aп, а полную — буквой A, можно записать:

Ап<А, или Aп/A< 1.

Отношение полезной работы к полной работе называют коэффициентом полезного действия механизма и сокращенно записывают КПД:

КПД = Aп/A

КПД обычно выражают в процентах:

КПД = Aп/A * 100%.

Пример. На коротком плече рычага подвешен груз массой 100 кг. Для поднятия его к длинному плечу приложили силу 250 Н. Груз подняли на высоту h1=0,08 м, при этом точка приложения движущей силы опустилась на высоту h2 = 0,4 м. Найти КПД рычага.

Вопросы.

1. Какую работу называют полезной, какую — полной? 2. Почему при применении механизмов для поднятия грузов и преодоления других сопротивлений полезная работа не равна полной? 3. Что такое коэффициент полезного действия механизма? 4. Может ли КПД быть больше единицы? Ответ обоснуйте.