Коэффициент полезного действия (КПД) механизма | Конспект

Идеальный механизм (детали невесомы, трения нет):

\(А_{П}\) = \(А_{З}\)

\(А_{П}\) – работа, выполненная самим механизмом (полезная)

\(А_{З}\) – работа по приведению механизма в действие (затраченная)

Реальный механизм (детали имеют вес, присутствует трение):

\(А_{П}\) < \(А_{З}\)

\(\eta\) («эта») = \(\frac{А_{П}}{А_{З}}\) – КПД механизма

КПД механизма называется физическая величина, равная отношению работы, выполненной самим механизмом, к работе по приведению механизма в действие.

КПД < 1

\(\eta\) < 1

Коэффициент полезного действия (КПД) – физическая величина, которая обозначается η («эта») – это безразмерная величина или измеряющаяся в процентах (%), которая показывает, какая часть затраченной работы идёт на полезное действие (η = \(\frac{А_{п}}{А_{з}}\)) (η = \(\frac{А_{п}}{А_{з}}\) • 100%).

КПД всегда меньше 100% или единицы, потому что нельзя избавиться от трения и сопротивления среды.

Повысить КПД механизмов можно с помощью конструкций, уменьшающих трение.

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность системы совершать работу. Обозначается Е. Измеряется в СИ: Е [Дж], скалярная величина.

Работа является мерой энергии, то есть любое изменение энергии равно работе: Е₂ – Е₁ = А.

Различают два вида механической энергии:

1. Кинетическая Е_к = \(\frac{mV^{2}}{2}\) . Любое движущееся тело обладает кинетической энергией.

2. Потенциальная. Это энергия взаимодействия Е_п. Можно рассмотреть два типа взаимодействия:

1) гравитационное, для него формула потенциальной энергии имеет вид Е_п = mgh. Из формулы видно, что чем дальше от поверхности Земли находится тело, тем больше потенциальная энергия и, соответственно, большая работа может совершиться;

2) упругое. Если в системе тел есть пружина с жёсткостью к, то сжатие или растяжение позволит совершить работу. Значит, в этих случаях система обладает потенциальной энергией, которую можно рассчитать по формуле Е_п = \(\frac{кх^{2}}{2}\) , где к – жёсткость ( \(\frac{Н}{м}\) ), х – деформация (м).

Системы могут одновременно обладать кинетической и потенциальной энергией. Полная энергия системы обозначается Е = Е_к + Е_п .