ปฏิบัติงานเครื่องกล สูตรที่มีประโยชน์

ทุกร่างกายที่เคลื่อนไหวสามารถมีลักษณะพิเศษได้จากการทำงาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันเป็นการแสดงลักษณะของการกระทำของกองกำลัง

งานถูกกำหนดเป็น:
ผลคูณของโมดูลัสแรงและเส้นทางที่ร่างกายเคลื่อนที่ คูณด้วยโคไซน์ของมุมระหว่างทิศทางของแรงและการเคลื่อนไหว

งานมีหน่วยเป็นจูลส์:
1 [เจ] = = [กก.* ม2/วินาที2]

ตัวอย่างเช่น ร่างกาย A เคลื่อนที่ไป 10 เมตรภายใต้อิทธิพลของแรง 5 นิวตัน

เนื่องจากทิศทางการเคลื่อนที่และการกระทำของแรงเกิดขึ้นพร้อมกัน มุมระหว่างเวกเตอร์แรงและเวกเตอร์การกระจัดจะเท่ากับ 0° สูตรจะง่ายขึ้นเนื่องจากโคไซน์ของมุม 0° เท่ากับ 1

แทนที่พารามิเตอร์เริ่มต้นลงในสูตรเราจะพบว่า:
ก= 15 เจ

ลองพิจารณาอีกตัวอย่างหนึ่ง: วัตถุที่มีน้ำหนัก 2 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง 6 เมตร/วินาที และเคลื่อนที่ไป 10 เมตร จงพิจารณาว่าร่างกายทำเสร็จแล้วหากวัตถุเคลื่อนขึ้นด้านบนในระนาบเอียงที่มุม 60°

ขั้นแรก ลองคำนวณว่าต้องใช้แรงเท่าใดเพื่อให้ร่างกายมีความเร่ง 6 เมตรต่อวินาที

F = 2 กก. * 6 ม./วินาที2 = 12 ชม.
ภายใต้อิทธิพลของแรง 12N ร่างกายจะเคลื่อนที่ได้ 10 ม. งานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่ทราบอยู่แล้ว:

โดยที่ a เท่ากับ 30° แทนที่ข้อมูลเริ่มต้นลงในสูตรที่เราได้รับ:
ก= 103.2 เจ

พลัง

เครื่องจักรและกลไกจำนวนมากทำงานเหมือนกันในช่วงเวลาที่ต่างกัน เพื่อเปรียบเทียบแนวคิดเรื่องอำนาจได้ถูกนำมาใช้
กำลังคือปริมาณที่แสดงปริมาณงานที่ทำต่อหน่วยเวลา

กำลังวัดเป็นวัตต์ เพื่อเป็นเกียรติแก่เจมส์ วัตต์ วิศวกรชาวสก็อต
1 [วัตต์] = 1 [จูล/วินาที]

เช่น เครนขนาดใหญ่สามารถยกของหนัก 10 ตันให้สูง 30 เมตรได้ภายใน 1 นาที เครนขนาดเล็กยกอิฐหนัก 2 ตันให้สูงเท่ากันได้ใน 1 นาที เปรียบเทียบความสามารถของเครน
เรามากำหนดงานที่ดำเนินการโดยปั้นจั่นกันดีกว่า ภาระจะเพิ่มขึ้น 30 ม. ในขณะที่เอาชนะแรงโน้มถ่วง ดังนั้นแรงที่ใช้ในการยกของจะเท่ากับแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโลกกับน้ำหนัก (F = m * g) และงานเป็นผลคูณของแรงตามระยะทางที่สิ่งของบรรทุกเดินทาง ซึ่งก็คือความสูง

สำหรับเครนขนาดใหญ่ A1 = 10,000 กก. * 30 ม. * 10 ม./วินาที2 = 3,000,000 J และสำหรับเครนขนาดเล็ก A2 = 2,000 กก. * 30 ม. * 10 ม./วินาที2 = 600,000 J
กำลังสามารถคำนวณได้โดยการแบ่งงานตามเวลา เครนทั้งสองตัวยกของได้ในเวลา 1 นาที (60 วินาที)

จากที่นี่:
N1 = 3,000,000 จูล/60 วินาที = 50,000 วัตต์ = 50 กิโลวัตต์
N2 = 600,000 จูล/ 60 วินาที = 10,000 วัตต์ = 10 กิโลวัตต์
จากข้อมูลข้างต้นจะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าเครนตัวแรกมีพลังมากกว่าตัวที่สองถึง 5 เท่า

งานเครื่องกล. หน่วยงาน.

ในชีวิตประจำวันเราเข้าใจทุกอย่างด้วยแนวคิด “งาน”

ในวิชาฟิสิกส์แนวคิด งานแตกต่างกันบ้าง เป็นปริมาณทางกายภาพที่แน่นอน ซึ่งหมายความว่าสามารถวัดได้ ในวิชาฟิสิกส์จะศึกษาเป็นหลัก งานเครื่องกล .

มาดูตัวอย่างงานเครื่องกลกัน

รถไฟเคลื่อนที่ภายใต้แรงดึงของหัวรถจักรไฟฟ้า และทำงานด้านกลไก เมื่อยิงปืน แรงดันของผงก๊าซจะทำงาน - มันจะเคลื่อนกระสุนไปตามลำกล้อง และความเร็วของกระสุนจะเพิ่มขึ้น

จากตัวอย่างเหล่านี้ เห็นได้ชัดเจนว่างานทางกลเกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรง งานเครื่องกลเกิดขึ้นเช่นกันในกรณีที่แรงที่กระทำต่อวัตถุ (เช่น แรงเสียดทาน) ทำให้ความเร็วของการเคลื่อนที่ลดลง

อยากย้ายตู้ก็กดแรงๆ แต่ถ้าไม่ขยับ เราก็ไม่ทำงานเครื่องกล เราสามารถจินตนาการถึงกรณีที่ร่างกายเคลื่อนไหวโดยไม่มีแรงร่วม (โดยความเฉื่อย) ในกรณีนี้ การทำงานทางกลก็ไม่ได้เกิดขึ้นเช่นกัน

ดังนั้น, งานทางกลจะทำก็ต่อเมื่อมีแรงกระทำต่อร่างกายและเคลื่อนที่เท่านั้น .

ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเข้าใจว่ายิ่งแรงกระทำต่อร่างกายมากเท่าไร และยิ่งเส้นทางที่ร่างกายเดินทางภายใต้อิทธิพลของแรงนี้ยิ่งนานเท่าไร งานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

งานเครื่องกลเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่ใช้และเป็นสัดส่วนโดยตรงกับระยะทางที่เคลื่อนที่ .

ดังนั้นเราจึงตกลงที่จะวัดงานเครื่องกลด้วยผลคูณของแรงและเส้นทางที่เคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงนี้:

งาน = แรง × เส้นทาง

ที่ไหน ก- งาน, เอฟ- ความแข็งแกร่งและ ส- ระยะทางที่เดินทาง

หน่วยของงานถือเป็นงานที่กระทำด้วยแรง 1N บนเส้นทางยาว 1 เมตร

หน่วยงาน - จูล (เจ ) ตั้งชื่อตามจูล นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ดังนั้น,

1 เจ = 1 นิวตัน ม.

ยังใช้ กิโลจูล (เคเจ) .

1 กิโลจูล = 1,000 เจ

สูตร A = Fsใช้ได้เมื่อมีแรง เอฟสม่ำเสมอและสอดคล้องกับทิศทางการเคลื่อนไหวของร่างกาย

หากทิศทางของแรงเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกาย แรงนี้ก็จะทำงานในเชิงบวก

หากวัตถุเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของแรงที่กระทำ เช่น แรงเสียดทานแบบเลื่อน แรงนี้ก็จะส่งผลลบ

หากทิศทางของแรงที่กระทำต่อร่างกายตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ แรงนี้จะไม่ได้ผล งานจะเป็นศูนย์:

ในอนาคตหากพูดถึงงานเครื่องกลจะเรียกสั้นๆ สั้นๆ ว่า งาน

ตัวอย่าง- คำนวณงานที่ทำเมื่อยกแผ่นหินแกรนิตที่มีปริมาตร 0.5 ลบ.ม. ถึงสูง 20 ม. ความหนาแน่นของหินแกรนิตคือ 2,500 กก./ลบ.ม.

ที่ให้ไว้:

ρ = 2,500 กก./ลบ.ม. 3

สารละลาย:

โดยที่ F คือแรงที่ต้องใช้ในการยกแผ่นพื้นขึ้นอย่างสม่ำเสมอ แรงนี้มีหน่วยเป็นโมดูลัสเท่ากับแรง Fstrand ที่กระทำต่อแผ่นคอนกรีต นั่นคือ F = Fstrand และแรงโน้มถ่วงสามารถกำหนดได้จากมวลของแผ่นพื้น: Fweight = gm ลองคำนวณมวลของแผ่นคอนกรีตโดยทราบปริมาตรและความหนาแน่นของหินแกรนิต: m = ρV; s = h นั่นคือ เส้นทางเท่ากับความสูงในการยก

ดังนั้น m = 2,500 กก./ลบ.ม. · 0.5 ลบ.ม. = 1250 กก.

F = 9.8 นิวตัน/กก. · 1250 กก. กลับไปยัง 12,250 นิวตัน

A = 12,250 นิวตัน · 20 ม. = 245,000 จูล = 245 กิโลจูล

คำตอบ: ก = 245 กิโลจูล

คันโยก.พลัง.พลังงาน

ในการทำงานเดียวกัน จำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์ที่แตกต่างกัน เวลาที่แตกต่างกัน- ตัวอย่างเช่น, เครนที่ไซต์ก่อสร้างก็ยกมันขึ้นมาได้ภายในไม่กี่นาที ชั้นบนสุดอาคารต่างๆ มีอิฐนับร้อยๆ ก้อน หากคนงานเคลื่อนย้ายอิฐเหล่านี้ อาจต้องใช้เวลาหลายชั่วโมงในการดำเนินการนี้ ตัวอย่างอื่น. ม้าสามารถไถดินได้ 1 เฮกตาร์ในเวลา 10-12 ชั่วโมง ในขณะที่รถแทรคเตอร์ที่มีคันไถหลายส่วน ( คันไถ- ส่วนหนึ่งของคันไถที่ตัดชั้นดินจากด้านล่างแล้วย้ายไปที่กองขยะ คันไถหลายคัน - คันไถหลายคัน) งานนี้จะแล้วเสร็จภายใน 40-50 นาที

เห็นได้ชัดว่าเครนทำงานแบบเดียวกันได้เร็วกว่าคนงาน และรถแทรกเตอร์ก็ทำงานแบบเดียวกันได้เร็วกว่าม้า ความเร็วของงานมีลักษณะเป็นปริมาณพิเศษที่เรียกว่ากำลัง

กำลังเท่ากับอัตราส่วนของงานต่อเวลาที่ดำเนินการ

ในการคำนวณกำลังคุณต้องแบ่งงานตามเวลาที่งานนี้เสร็จกำลัง = งาน/เวลา

ที่ไหน เอ็น- พลัง, ก- งาน, ที- เวลาของงานที่ทำ

กำลังคือปริมาณคงที่เมื่อมีการทำงานเดียวกันทุกๆ วินาที ในกรณีอื่นๆ จะเป็นอัตราส่วน ที่กำหนดกำลังเฉลี่ย:

เอ็นเฉลี่ย = ที่ . หน่วยของกำลังถือเป็นกำลังที่งาน J เสร็จใน 1 วินาที

หน่วยนี้เรียกว่าวัตต์ ( ว) เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษอีกคนคือวัตต์

1 วัตต์ = 1 จูล/1 วินาที, หรือ 1 วัตต์ = 1 เจ/วินาที

วัตต์(จูลต่อวินาที) - W (1 J/s)

หน่วยพลังงานขนาดใหญ่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยี - กิโลวัตต์ (กิโลวัตต์), เมกะวัตต์ (เมกะวัตต์) .

1 เมกะวัตต์ = 1,000,000 วัตต์

1 กิโลวัตต์ = 1,000 วัตต์

1 มิลลิวัตต์ = 0.001 วัตต์

1 วัตต์ = 0.000001 เมกะวัตต์

1 วัตต์ = 0.001 กิโลวัตต์

1 วัตต์ = 1,000 มิลลิวัตต์

ตัวอย่าง- จงหากำลังของน้ำที่ไหลผ่านเขื่อน ถ้าความสูงของน้ำตกอยู่ที่ 25 เมตร และอัตราการไหล 120 ลบ.ม. ต่อนาที

ที่ให้ไว้:

ρ = 1,000 กก./ลบ.ม

สารละลาย:

มวลน้ำที่ตกลงมา: ม. = ρV,

ม. = 1,000 กก./ลบ.ม. 120 ลบ.ม. = 120,000 กก. (12,104 กก.)

แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อน้ำ:

F = 9.8 ม./วินาที2 120,000 กก. กลับไปยัง 1,200,000 นิวตัน (12,105 นิวตัน)

งานที่ทำโดยการไหลต่อนาที:

A - 1,200,000 นิวตัน · 25 ม. = 30,000,000 จูล (3 · 107 จูล)

พลังการไหล: N = A/t,

N = 30,000,000 จูล / 60 วินาที = 500,000 วัตต์ = 0.5 เมกะวัตต์

คำตอบ: ไม่มี = 0.5 เมกะวัตต์

เครื่องยนต์ต่างๆ มีกำลังตั้งแต่หนึ่งในร้อยถึงสิบกิโลวัตต์ (เครื่องยนต์มีดโกนไฟฟ้า จักรเย็บผ้า) มากถึงหลายแสนกิโลวัตต์ (กังหันน้ำและไอน้ำ)

ตารางที่ 5.

กำลังของเครื่องยนต์บางตัว, กิโลวัตต์.

เครื่องยนต์แต่ละเครื่องจะมีป้าย (พาสปอร์ตเครื่องยนต์) ซึ่งระบุข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับเครื่องยนต์ รวมถึงกำลังของเครื่องยนต์ด้วย

พลังมนุษย์ที่ สภาวะปกติทำงานโดยเฉลี่ย 70-80 W. เมื่อกระโดดหรือวิ่งขึ้นบันไดบุคคลสามารถพัฒนาพลังงานได้สูงถึง 730 W และในบางกรณีอาจมากกว่านั้นด้วยซ้ำ

จากสูตร N = A/t จะได้ดังนี้

ในการคำนวณงานจำเป็นต้องคูณกำลังตามเวลาที่ทำงานนี้

ตัวอย่าง. มอเตอร์พัดลมในห้องมีกำลังไฟ 35 วัตต์ เขาทำงานเท่าไหร่ใน 10 นาที?

มาเขียนเงื่อนไขของปัญหาและแก้ไขกัน

ที่ให้ไว้:

สารละลาย:

A = 35 W * 600s = 21,000 W * s = 21,000 J = 21 กิโลจูล

คำตอบ ก= 21 กิโลจูล

กลไกง่ายๆ

ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้ใช้อุปกรณ์ต่างๆ เพื่อทำงานเครื่องกล

ทุกคนรู้ดีว่าวัตถุที่มีน้ำหนักมาก (หิน ตู้ เครื่องมือกล) ซึ่งไม่สามารถเคลื่อนย้ายด้วยมือได้ สามารถเคลื่อนย้ายได้โดยใช้คันโยกที่ยาวเพียงพอ - คันโยก

ปัจจุบันเชื่อกันว่าด้วยความช่วยเหลือของคันโยกเมื่อสามพันปีก่อนในระหว่างการก่อสร้างปิรามิดค่ะ อียิปต์โบราณเคลื่อนย้ายและยกแผ่นหินหนักขึ้นให้สูงขึ้นมาก

ในหลายกรณี แทนที่จะยกของหนักจนมีความสูงระดับหนึ่ง ก็สามารถม้วนหรือดึงให้มีความสูงเท่ากันได้ เครื่องบินเอียงหรือยกด้วยบล็อก

อุปกรณ์ที่ใช้ในการแปลงแรงเรียกว่า กลไก .

กลไกง่ายๆ ได้แก่: คันโยกและความหลากหลายของมัน - บล็อกประตู; ระนาบเอียงและพันธุ์ของมัน - ลิ่ม, สกรู- ในกรณีส่วนใหญ่ กลไกง่ายๆเคยใช้เพื่อเพิ่มกำลัง กล่าวคือ เพิ่มแรงที่กระทำต่อร่างกายหลายครั้ง

กลไกง่ายๆ มีอยู่ในเครื่องจักรทั้งในบ้านและในเครื่องจักรอุตสาหกรรมและโรงงานที่ซับซ้อนทั้งหมด ทั้งในด้านการตัด บิด และประทับตรา แผ่นใหญ่เหล็กหรือดึงด้ายที่ดีที่สุดที่ใช้ทำผ้า กลไกเดียวกันนี้สามารถพบได้ในเครื่องจักรอัตโนมัติที่ทันสมัย ​​เครื่องพิมพ์ และเครื่องนับจำนวน

แขนคันโยก. ความสมดุลของแรงบนคันโยก

พิจารณากลไกที่ง่ายและธรรมดาที่สุด - คันโยก

คันโยกคือ แข็งซึ่งสามารถหมุนรอบแนวรองรับคงที่ได้

รูปภาพแสดงให้เห็นว่าคนงานใช้ชะแลงเป็นคันโยกในการยกของอย่างไร ในกรณีแรกผู้ปฏิบัติงานใช้กำลัง เอฟกดที่ปลายชะแลง บีในวินาที - ยกจุดจบ บี.

คนงานจำเป็นต้องเอาชนะน้ำหนักของโหลด ป- แรงพุ่งลงในแนวตั้งลง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ให้หมุนชะแลงไปรอบแกนที่ผ่านไปเพียงแกนเดียว ไม่นิ่งจุดแตกหักคือจุดรองรับ เกี่ยวกับ- บังคับ เอฟโดยที่คนงานไปกระทำกับคันโยกจะมีแรงน้อยกว่า ปดังนั้นคนงานจึงได้รับ ได้รับความแข็งแกร่ง- เมื่อใช้คันโยก คุณสามารถยกของหนักที่คุณไม่สามารถยกได้ด้วยตัวเอง

รูปนี้แสดงคันโยกที่มีแกนหมุนอยู่ เกี่ยวกับ(fulcrum) อยู่ระหว่างจุดออกแรง กและ ใน- อีกภาพหนึ่งแสดงไดอะแกรมของคันโยกนี้ แรงทั้งสอง เอฟ 1 และ เอฟ 2 ที่กระทำต่อคันโยกนั้นหันไปในทิศทางเดียว

ระยะห่างที่สั้นที่สุดระหว่างจุดศูนย์กลางและเส้นตรงที่แรงกระทำต่อคันโยกเรียกว่าแขนแห่งแรง

ในการค้นหาแขนของแรง คุณต้องลดแนวตั้งฉากจากจุดศูนย์กลางลงมาจนถึงแนวการกระทำของแรง

ความยาวของเส้นตั้งฉากนี้จะเป็นแขนของแรงนี้ รูปนี้แสดงให้เห็นว่า โอเอ- ความแข็งแรงของไหล่ เอฟ 1; อ.บ- ความแข็งแรงของไหล่ เอฟ 2. แรงที่กระทำต่อคันโยกสามารถหมุนรอบแกนได้สองทิศทาง: ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกา ใช่แล้ว ความแข็งแกร่ง เอฟ 1 หมุนคันโยกตามเข็มนาฬิกาและแรง เอฟ 2 หมุนทวนเข็มนาฬิกา

เงื่อนไขที่คันโยกอยู่ในสมดุลภายใต้อิทธิพลของแรงที่ใช้กับคันโยกสามารถสร้างได้จากการทดลอง ต้องจำไว้ว่าผลลัพธ์ของการกระทำของแรงนั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับค่าตัวเลข (โมดูลัส) เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับจุดที่แรงนั้นถูกนำไปใช้กับร่างกายหรือวิธีการบังคับทิศทางด้วย

ตุ้มน้ำหนักต่างๆ จะถูกแขวนไว้จากคันโยก (ดูรูป) ที่ทั้งสองด้านของจุดศูนย์กลาง เพื่อให้แต่ละครั้งคันโยกยังคงอยู่ในสมดุล แรงที่กระทำต่อคันโยกจะเท่ากับน้ำหนักของโหลดเหล่านี้ ในแต่ละกรณี โมดูลแรงและไหล่จะถูกวัด จากประสบการณ์ที่แสดงในรูปที่ 154 จะเห็นชัดเจนว่าแรง 2 เอ็นปรับสมดุลแรง 4 เอ็น- ในกรณีนี้ ดังที่เห็นจากรูป ไหล่ที่มีกำลังน้อยกว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าไหล่ที่มีกำลังมากกว่า 2 เท่า

จากการทดลองดังกล่าว เงื่อนไข (กฎ) ของความสมดุลของคันโยกจึงถูกสร้างขึ้น

คันโยกจะอยู่ในสภาวะสมดุลเมื่อแรงที่กระทำต่อคันโยกนั้นแปรผกผันกับแขนของแรงเหล่านี้

กฎนี้สามารถเขียนเป็นสูตร:

เอฟ 1/เอฟ 2 = ล 2/ ล 1 ,

ที่ไหน เอฟ 1และเอฟ 2 - แรงที่กระทำต่อคันโยก ล 1และล 2 , - ไหล่ของกองกำลังเหล่านี้ (ดูรูป)

กฎแห่งความสมดุลของคันโยกก่อตั้งขึ้นโดยอาร์คิมีดีสประมาณปี 287 - 212 พ.ศ จ. (แต่ในย่อหน้าสุดท้ายว่ากันว่าชาวอียิปต์ใช้คันโยกเหรอ หรือนี่ บทบาทสำคัญเล่นคำว่า "ติดตั้ง" เหรอ?)

จากกฎนี้ เป็นไปตามว่าสามารถใช้แรงที่น้อยกว่าเพื่อสร้างสมดุลของแรงที่ใหญ่กว่าได้โดยใช้คันโยก ให้แขนข้างหนึ่งใหญ่กว่าแขนอีกข้างหนึ่ง 3 เท่า (ดูรูป) จากนั้น ด้วยการใช้แรง เช่น 400 N ที่จุด B คุณสามารถยกหินที่มีน้ำหนัก 1,200 N ได้ หากต้องการยกของที่หนักกว่านั้น คุณต้องเพิ่มความยาวของแขนคันโยกที่คนงานทำหน้าที่

ตัวอย่าง- คนงานใช้คันโยกยกแผ่นคอนกรีตที่มีน้ำหนัก 240 กิโลกรัม (ดูรูปที่ 149) เขาใช้แรงอะไรกับแขนคันโยกที่มีขนาดใหญ่กว่า 2.4 ม. ถ้าแขนเล็กกว่าคือ 0.6 ม.

มาเขียนเงื่อนไขของปัญหาและแก้ไขกัน

ที่ให้ไว้:

สารละลาย:

ตามกฎสมดุลของคันโยก F1/F2 = l2/l1 โดยที่ F1 = F2 l2/l1 โดยที่ F2 = P คือน้ำหนักของหิน น้ำหนักหิน asd = gm, F = 9.8 N 240 กก. กลับไปยัง 2400 N

จากนั้น F1 = 2400 N · 0.6/2.4 = 600 N

คำตอบ: F1 = 600 นิวตัน

ในตัวอย่างของเรา คนงานเอาชนะแรง 2,400 N โดยส่งแรง 600 N ไปที่คันโยก แต่ในกรณีนี้ แขนที่คนงานกระทำนั้นยาวกว่าแขนที่น้ำหนักของหินกระทำถึง 4 เท่า ( ล 1 : ล 2 = 2.4 ม.: 0.6 ม. = 4)

โดยการใช้กฎแห่งการงัด แรงที่เล็กกว่าจะสามารถปรับสมดุลของแรงที่ใหญ่กว่าได้ ในกรณีนี้ ไหล่ที่มีกำลังน้อยกว่าควรยาวกว่าไหล่ที่มีกำลังมากกว่า

ช่วงเวลาแห่งพลัง

คุณรู้กฎของความสมดุลของคานแล้ว:

เอฟ 1 / เอฟ 2 = ล 2 / ล 1 ,

การใช้คุณสมบัติของสัดส่วน (ผลคูณของสมาชิกสุดขั้วเท่ากับผลคูณของสมาชิกระดับกลาง) เราเขียนมันในรูปแบบนี้:

เอฟ 1ล 1 = เอฟ 2 ล 2 .

ทางด้านซ้ายของสมการเป็นผลคูณของแรง เอฟ 1 บนไหล่ของเธอ ล 1 และทางขวา - ผลคูณของแรง เอฟ 2 บนไหล่ของเธอ ล 2 .

ผลคูณของโมดูลัสของแรงหมุนร่างกายและไหล่เรียกว่า ช่วงเวลาแห่งพลัง- ถูกกำหนดด้วยตัวอักษร M ซึ่งหมายถึง

คันโยกจะอยู่ในสภาวะสมดุลภายใต้การกระทำของแรงสองแรง ถ้าโมเมนต์ของแรงที่หมุนตามเข็มนาฬิกาเท่ากับโมเมนต์ของแรงที่หมุนทวนเข็มนาฬิกา

กฎนี้เรียกว่า กฎของช่วงเวลา สามารถเขียนเป็นสูตรได้ดังนี้

M1 = M2

อันที่จริงในการทดลองที่เราพิจารณา (§ 56) แรงกระทำเท่ากับ 2 N และ 4 N ไหล่ของพวกมันมีค่าแรงดันคันโยก 4 และ 2 ตามลำดับ กล่าวคือ โมเมนต์ของแรงเหล่านี้จะเท่ากันเมื่อคันโยกอยู่ในสภาวะสมดุล .

โมเมนต์ของแรงสามารถวัดได้เช่นเดียวกับปริมาณทางกายภาพใดๆ หน่วยของโมเมนต์ของแรงถือเป็นโมเมนต์ของแรง 1 นิวตัน ซึ่งแขนของโมเมนต์นั้นยาว 1 เมตรพอดี

หน่วยนี้มีชื่อว่า นิวตันเมตร (เอ็น ม).

โมเมนต์ของแรงเป็นการแสดงลักษณะของแรง และแสดงให้เห็นว่าแรงนั้นขึ้นอยู่กับทั้งโมดูลัสของแรงและแรงงัดของแรงไปพร้อมๆ กัน อันที่จริง เรารู้อยู่แล้วว่า ตัวอย่างเช่น การกระทำของแรงที่ประตูนั้นขึ้นอยู่กับทั้งขนาดของแรงและตำแหน่งที่แรงนั้นถูกกระทำ ยิ่งเปิดประตูได้ง่ายกว่า แรงที่กระทำต่อประตูก็จะยิ่งอยู่ห่างจากแกนหมุนมากขึ้นเท่านั้น คลายเกลียวน็อตให้ยาวจะดีกว่า ประแจสั้นกว่า ยิ่งยกถังออกจากบ่อได้ง่ายขึ้น มือจับประตูก็จะยาวขึ้น ฯลฯ

ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี ชีวิตประจำวัน และธรรมชาติ

กฎของการใช้ประโยชน์ (หรือกฎของช่วงเวลา) อยู่ภายใต้การกระทำของเครื่องมือและอุปกรณ์ประเภทต่างๆ ที่ใช้ในเทคโนโลยีและชีวิตประจำวัน ซึ่งจำเป็นต้องมีความแข็งแกร่งหรือการเดินทาง

เรามีความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้นเมื่อทำงานกับกรรไกร กรรไกร - นี่คือคันโยก(รูป) แกนการหมุนที่เกิดขึ้นผ่านสกรูที่เชื่อมต่อกรรไกรทั้งสองซีก ทำหน้าที่บังคับ เอฟ 1 คือ ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อมือของผู้จับกรรไกร ตอบโต้ เอฟ 2 คือ แรงต้านของวัสดุที่ตัดด้วยกรรไกร การออกแบบจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของกรรไกร กรรไกรสำนักงานที่ออกแบบมาสำหรับการตัดกระดาษ มีใบมีดยาวและด้ามจับยาวเกือบเท่ากัน ไม่จำเป็นต้องตัดกระดาษ ความแข็งแกร่งอันยิ่งใหญ่และด้วยใบมีดยาวจะสะดวกกว่าในการตัดเป็นเส้นตรง กรรไกรตัด แผ่นโลหะ(รูป) มีด้ามจับยาวกว่าใบมีดมาก เนื่องจากแรงต้านทานของโลหะมีมากและเพื่อให้สมดุล แขนของแรงออกฤทธิ์จึงต้องเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ความแตกต่างระหว่างความยาวของด้ามจับและระยะห่างของชิ้นส่วนตัดและแกนการหมุนนั้นยิ่งใหญ่กว่า เครื่องตัดลวด(รูป) ออกแบบมาเพื่อตัดลวด

คันโยก หลากหลายชนิดใช้ได้กับรถยนต์หลายคัน ที่จับของจักรเย็บผ้า แป้นเหยียบหรือเบรกมือของจักรยาน แป้นเหยียบของรถยนต์และรถแทรกเตอร์ และกุญแจของเปียโน ล้วนเป็นตัวอย่างของคันโยกที่ใช้ในเครื่องจักรและเครื่องมือเหล่านี้

ตัวอย่างของการใช้คันโยกคือมือจับของรองและโต๊ะทำงานคันโยก เครื่องเจาะฯลฯ

การทำงานของคันโยกจะขึ้นอยู่กับหลักการของคันโยก (รูปที่) ตาชั่งการฝึกอบรมที่แสดงในรูปที่ 48 (หน้า 42) ทำหน้าที่เป็น คันโยกแขนเท่ากัน - ใน เครื่องชั่งทศนิยมไหล่ที่ใช้ห้อยถ้วยตุ้มน้ำหนักจะยาวกว่าไหล่ที่รับน้ำหนักถึง 10 เท่า ทำให้การชั่งน้ำหนักสิ่งของขนาดใหญ่ง่ายขึ้นมาก เมื่อชั่งน้ำหนักสิ่งของในระดับทศนิยม คุณควรคูณมวลของน้ำหนักด้วย 10

อุปกรณ์เครื่องชั่งสำหรับการชั่งน้ำหนักรถบรรทุกสินค้าของรถยนต์ก็ขึ้นอยู่กับกฎการงัดเช่นกัน

คันโยกก็พบเช่นกัน ส่วนต่างๆร่างกายของสัตว์และมนุษย์ เหล่านี้ได้แก่ แขน ขา กราม คันโยกหลายชนิดสามารถพบได้ในร่างกายของแมลง (โดยการอ่านหนังสือเกี่ยวกับแมลงและโครงสร้างของร่างกาย) นก และในโครงสร้างของพืช

การใช้กฎสมดุลของคันโยกกับบล็อก

ปิดกั้นเป็นล้อที่มีร่องติดตั้งอยู่ในที่ยึด เชือก สายเคเบิล หรือโซ่ถูกส่งผ่านร่องบล็อก

บล็อกคงที่ สิ่งนี้เรียกว่าบล็อกที่มีแกนคงที่และไม่ขึ้นหรือลงเมื่อยกของหนัก (รูปที่)

บล็อกคงที่ถือได้ว่าเป็นคันโยกที่มีอาวุธเท่ากันซึ่งแขนของแรงจะเท่ากับรัศมีของล้อ (รูป): โอเอ = OB = อาร์- บล็อกดังกล่าวไม่ได้ให้ความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น - เอฟ 1 = เอฟ 2) แต่ให้คุณเปลี่ยนทิศทางของแรงได้ บล็อกเคลื่อนย้ายได้ - นี่คือบล็อก แกนที่ขึ้นและลงพร้อมกับโหลด (รูปที่) รูปภาพแสดงคันโยกที่เกี่ยวข้อง: เกี่ยวกับ- จุดศูนย์กลางของคันโยก โอเอ- ความแข็งแรงของไหล่ รและ อ.บ- ความแข็งแรงของไหล่ เอฟ- ตั้งแต่ไหล่ อ.บไหล่ 2 ครั้ง โอเอแล้วความแข็งแกร่ง เอฟออกแรงน้อยกว่า 2 เท่า ร:

ฉ = พี/2 .

ดังนั้น, บล็อกที่เคลื่อนย้ายได้ให้ความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น 2 เท่า .

สิ่งนี้สามารถพิสูจน์ได้โดยใช้แนวคิดเรื่องโมเมนต์แห่งพลัง เมื่อบล็อกอยู่ในสภาวะสมดุล โมเมนต์ของแรง เอฟและ รเท่ากัน แต่ไหล่แห่งความแข็งแกร่ง เอฟเลเวอเรจ 2 เท่า รและด้วยเหตุนี้เอง อำนาจนั้นเอง เอฟออกแรงน้อยกว่า 2 เท่า ร.

โดยปกติแล้วในทางปฏิบัติจะใช้การรวมกันของบล็อกแบบคงที่และแบบเคลื่อนย้ายได้ (รูปที่) บล็อกคงที่ใช้เพื่อความสะดวกเท่านั้น มันไม่ได้ให้กำลังเพิ่มขึ้น แต่มันเปลี่ยนทิศทางของแรง ตัวอย่างเช่น ช่วยให้คุณสามารถยกของขณะยืนอยู่บนพื้นได้ สิ่งนี้มีประโยชน์สำหรับคนจำนวนมากหรือคนงาน อย่างไรก็ตาม มันเพิ่มความแข็งแกร่งมากกว่าปกติถึง 2 เท่า!

ความเท่าเทียมกันของงานเมื่อใช้กลไกง่ายๆ "กฎทอง" ของกลศาสตร์

กลไกง่ายๆ ที่เราพิจารณาจะใช้เมื่อทำงานในกรณีที่จำเป็นต้องสร้างสมดุลของแรงอีกแรงหนึ่งผ่านการกระทำของแรงเดียว

โดยธรรมชาติแล้ว คำถามก็เกิดขึ้น: ในขณะที่ให้อำนาจหรือเส้นทาง กลไกง่ายๆ ไม่ได้ให้ผลประโยชน์ในการทำงานหรอกหรือ? คำตอบสำหรับคำถามนี้ได้มาจากประสบการณ์

โดยการสร้างสมดุลของแรงขนาดต่างกันสองแรงบนคันโยก เอฟ 1 และ เอฟ 2 (รูป) ตั้งคันโยกให้เคลื่อนที่ ปรากฎว่าในขณะเดียวกันก็มีจุดใช้แรงที่เล็กกว่า เอฟ 2 ก้าวต่อไป ส 2 และจุดใช้แรงที่มากขึ้น เอฟ 1 - เส้นทางที่สั้นกว่า ส 1. เมื่อวัดเส้นทางและโมดูลแรงเหล่านี้แล้ว เราพบว่าเส้นทางที่เคลื่อนที่ผ่านจุดที่ใช้แรงบนคันโยกนั้นแปรผกผันกับแรง:

ส 1 / ส 2 = เอฟ 2 / เอฟ 1.

ดังนั้นเมื่อใช้แขนยาวของคันโยกเราจึงได้รับความแข็งแกร่ง แต่ในขณะเดียวกันเราก็สูญเสียไปในจำนวนที่เท่ากันตลอดทาง

สินค้าของแรง เอฟระหว่างทาง สมีงานทำ การทดลองของเราแสดงให้เห็นว่างานที่ทำโดยแรงที่ใช้กับคันโยกนั้นมีค่าเท่ากัน:

เอฟ 1 ส 1 = เอฟ 2 ส 2 คือ ก 1 = ก 2.

ดังนั้น, เมื่อใช้เลเวอเรจ คุณจะไม่สามารถชนะในที่ทำงานได้

ด้วยการใช้เลเวอเรจ เราสามารถได้รับพลังหรือระยะทาง โดยการใช้แรงที่แขนสั้นของคันโยก เราจะได้ระยะทางเพิ่มขึ้น แต่จะสูญเสียความแข็งแกร่งในปริมาณที่เท่ากัน

มีตำนานเล่าว่าอาร์คิมิดีสยินดีกับการค้นพบกฎแห่งการงัดและอุทานว่า "ขอจุดศูนย์กลางให้ฉันแล้วฉันจะพลิกโลก!"

แน่นอนว่า อาร์คิมิดีสไม่สามารถรับมือกับงานดังกล่าวได้ แม้ว่าเขาจะได้รับจุดศูนย์กลาง (ซึ่งควรจะอยู่นอกโลก) และคันโยกที่มีความยาวตามที่กำหนดก็ตาม

ในการยกพื้นโลกให้สูงขึ้นเพียง 1 ซม. แขนยาวของคันโยกจะต้องอธิบายถึงส่วนโค้งที่มีความยาวมหาศาล อาจต้องใช้เวลาหลายล้านปีในการเคลื่อนคันโยกปลายด้านยาวไปตามเส้นทางนี้ เช่น ด้วยความเร็ว 1 เมตร/วินาที!

บล็อกที่อยู่กับที่ไม่ได้ให้ประโยชน์ในการทำงานซึ่งง่ายต่อการตรวจสอบด้วยการทดลอง (ดูรูป) วิธี จุดที่ผ่านได้การใช้กำลัง เอฟและ เอฟเท่ากัน แรงเท่ากัน แสดงว่างานก็เหมือนกัน

คุณสามารถวัดและเปรียบเทียบงานที่ทำโดยใช้บล็อกที่เคลื่อนที่ได้ ในการยกของให้สูง h โดยใช้บล็อกแบบเคลื่อนย้ายได้ จำเป็นต้องเลื่อนปลายเชือกที่ติดไดนาโมมิเตอร์ไว้ ดังประสบการณ์แสดงให้เห็น (รูปที่) ไปที่ความสูง 2 ชม.

ดังนั้น, เมื่อได้รับความแข็งแกร่งเพิ่มขึ้น 2 เท่าพวกเขาจะสูญเสีย 2 เท่าระหว่างทางดังนั้นบล็อกที่เคลื่อนย้ายได้จึงไม่ให้ประโยชน์ในการทำงาน

การปฏิบัติที่มีมาหลายศตวรรษได้แสดงให้เห็นแล้วว่า ไม่มีกลไกใดที่ทำให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นพวกเขาใช้กลไกต่าง ๆ เพื่อเอาชนะความแข็งแกร่งหรือการเดินทางขึ้นอยู่กับสภาพการทำงาน

นักวิทยาศาสตร์โบราณรู้กฎที่ใช้ได้กับกลไกทั้งหมดแล้ว: ไม่ว่าเราจะชนะด้วยกำลังกี่ครั้งก็ตาม จำนวนครั้งที่เราแพ้ในระยะทางเท่ากัน กฎนี้เรียกว่า "กฎทอง" ของกลศาสตร์

ประสิทธิภาพของกลไก

เมื่อพิจารณาการออกแบบและการทำงานของคันบังคับ เราไม่ได้คำนึงถึงแรงเสียดทานรวมถึงน้ำหนักของคันบังคับด้วย ในสิ่งเหล่านี้ เงื่อนไขในอุดมคติงานที่ทำโดยแรงที่ใช้ (เราจะเรียกงานนี้ว่า เต็ม), เท่ากับ มีประโยชน์ทำงานในการยกของหนักหรือเอาชนะแรงต้านใด ๆ

ในทางปฏิบัติ งานทั้งหมดที่ทำโดยใช้กลไกจะมากกว่าเล็กน้อยเสมอ งานที่มีประโยชน์.

ส่วนหนึ่งของงานเป็นการต่อต้านแรงเสียดทานในกลไกและการเคลื่อนตัว แต่ละส่วน- ดังนั้นเมื่อใช้บล็อกแบบเคลื่อนย้ายได้ คุณจะต้องทำงานเพิ่มเติมเพื่อยกบล็อกเอง เชือก และกำหนดแรงเสียดทานในแกนของบล็อก

ไม่ว่าเราจะใช้กลไกใดก็ตาม งานที่เป็นประโยชน์ที่ทำด้วยความช่วยเหลือของมันก็จะเป็นเพียงส่วนหนึ่งเท่านั้น งานเต็ม- ซึ่งหมายความว่าแสดงถึงงานที่มีประโยชน์ด้วยตัวอักษร Ap งานทั้งหมด (ใช้จ่าย) ด้วยตัวอักษร Az เราสามารถเขียนได้:

ขึ้น< Аз или Ап / Аз < 1.

อัตราส่วนของงานที่เป็นประโยชน์ต่องานทั้งหมดเรียกว่าประสิทธิภาพของกลไก

ปัจจัยประสิทธิภาพย่อว่าประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพ = Ap / Az

โดยทั่วไปประสิทธิภาพจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์และแสดงด้วยตัวอักษรกรีก η อ่านว่า "eta":

η = Ap / Az · 100%

ตัวอย่าง: บรรทุกน้ำหนัก 100 กิโลกรัม แขวนไว้ที่แขนสั้นของคันโยก ในการยกจะต้องใช้แรง 250 นิวตันกับแขนยาว โดยยกน้ำหนักขึ้นที่ความสูง h1 = 0.08 ม. และจุดใช้งาน แรงผลักดันลดลงจนสูง h2 = 0.4 ม. จงหาประสิทธิภาพของคันโยก

มาเขียนเงื่อนไขของปัญหาและแก้ไขกัน

ที่ให้ไว้ :

สารละลาย :

η = Ap / Az · 100%

งานทั้งหมด (ใช้จ่าย) Az = Fh2

งานที่มีประโยชน์ Ap = Рh1

P = 9.8 100 กก. กลับไปยัง 1,000 นิวตัน

Ap = 1,000 N · 0.08 = 80 เจ

Az = 250 N · 0.4 ม. = 100 เจ

η = 80 จูล/100 จูล 100% = 80%

คำตอบ : η = 80%

แต่ " กฎทอง"ในกรณีนี้ก็ดำเนินการเช่นกัน ส่วนหนึ่งของงานที่มีประโยชน์ - 20% ของงานนั้นใช้ไปกับการเอาชนะแรงเสียดทานในแกนของคันโยกและแรงต้านของอากาศตลอดจนการเคลื่อนที่ของคันโยกเอง

ประสิทธิภาพของกลไกใด ๆ จะน้อยกว่า 100% เสมอ เมื่อออกแบบกลไก ผู้คนมุ่งมั่นที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของตน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ แรงเสียดทานในแกนของกลไกและน้ำหนักจะลดลง

พลังงาน.

ในโรงงานและโรงงาน เครื่องจักรต่างๆ ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้า (จึงเป็นที่มาของชื่อ)

สปริงอัด (รูปที่) เมื่อยืดออกแล้ว จะทำงาน ยกน้ำหนักให้สูง หรือทำให้รถเข็นเคลื่อนที่ได้ ภาระที่อยู่กับที่ซึ่งยกขึ้นเหนือพื้นดินไม่ทำงาน แต่ถ้าภาระนี้ตกลงไป มันก็สามารถทำงานได้ (เช่น สามารถตอกเสาเข็มลงดินได้) ทุกร่างกายที่เคลื่อนไหวมีความสามารถในการทำงาน ดังนั้นลูกเหล็ก A (รูป) จึงกลิ้งลงมาจากระนาบเอียงและกระแทกเข้ากับ บล็อกไม้บี ขยับมันออกไปให้ไกลหน่อย ในขณะเดียวกันงานก็เสร็จสิ้น หากร่างกายหรือร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์กัน (ระบบของร่างกาย) สามารถทำงานได้ ก็ว่ากันว่าพวกมันมีพลังงาน พลังงาน - ปริมาณทางกายภาพที่แสดงว่าร่างกาย (หรือหลาย ๆ ศพ) สามารถทำงานได้มากเพียงใด พลังงานแสดงในระบบ SI ในหน่วยเดียวกับงานคือ ใน จูล. ยังไง เยี่ยมมากร่างกายสามารถทำได้ก็จะมีพลังงานมากขึ้นเท่านั้น เมื่อทำงานเสร็จพลังงานของร่างกายจะเปลี่ยนไป งานที่ทำเสร็จจะเท่ากับการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน พลังงานศักย์และพลังงานจลน์ ศักยภาพ (จาก lat.ความแรง - ความเป็นไปได้) พลังงานคือพลังงานที่กำหนดโดยตำแหน่งสัมพัทธ์ของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์และส่วนต่างๆ ของร่างกายเดียวกัน ตัวอย่างเช่น พลังงานศักย์นั้นถูกครอบครองโดยวัตถุที่ถูกยกขึ้นสัมพันธ์กับพื้นผิวโลก เนื่องจากพลังงานนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งสัมพัทธ์ของมันและโลก และแรงดึงดูดระหว่างกัน หากเราถือว่าพลังงานศักย์ของร่างกายที่นอนบนพื้นโลกเป็นศูนย์ พลังงานศักย์ของร่างกายที่ถูกยกขึ้นให้สูงระดับหนึ่งจะถูกกำหนดโดยงานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงเมื่อร่างกายตกลงสู่พื้นโลก ให้เราแสดงถึงพลังงานศักย์ของร่างกาย อีก็เพราะว่า อี = อและงานอย่างที่เราทราบก็เท่ากับผลคูณของแรงและเส้นทางแล้ว ก = ฉ, ที่ไหน เอฟ- แรงโน้มถ่วง. ซึ่งหมายความว่าพลังงานศักย์ En เท่ากับ: E = Fh หรือ E = gmh ที่ไหน ก- ความเร่งของแรงโน้มถ่วง ม- มวลร่างกาย, ชม.- ความสูงที่ร่างกายยกขึ้น น้ำในแม่น้ำที่เขื่อนยึดไว้มีพลังงานศักย์มหาศาล เมื่อตกลงมา น้ำก็จะทำงาน ขับเคลื่อนกังหันอันทรงพลังของโรงไฟฟ้า พลังงานศักย์ของค้อนเนื้อมะพร้าวแห้ง (รูป) ถูกนำมาใช้ในการก่อสร้างเพื่อขับเคลื่อนงานตอกเสาเข็ม เมื่อเปิดประตูด้วยสปริง จะมีการยืด (หรือบีบอัด) สปริง เนื่องจากพลังงานที่ได้รับ สปริง การหดตัว (หรือการยืดผม) จึงทำงานและปิดประตู พลังงานของสปริงอัดและไม่บิดถูกนำมาใช้ เช่น ในนาฬิกา ของเล่นไขลานต่างๆ เป็นต้น ร่างกายที่มีรูปร่างผิดปกติแบบยืดหยุ่นจะมีพลังงานศักย์พลังงานศักย์ของก๊าซอัดถูกนำมาใช้ในการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อน ในทะลุทะลวงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ ในการก่อสร้างถนน การขุดดินแข็ง เป็นต้น พลังงานที่ร่างกายครอบครองอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวเรียกว่าจลน์ (จากภาษากรีก.คิเนมา - การเคลื่อนไหว) พลังงาน พลังงานจลน์ของร่างกายแสดงด้วยตัวอักษร อีถึง. การเคลื่อนย้ายน้ำ การขับเคลื่อนกังหันของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ สิ้นเปลืองน้ำ พลังงานจลน์และทำงาน อากาศที่เคลื่อนที่ ลม ก็มีพลังงานจลน์เช่นกัน พลังงานจลน์ขึ้นอยู่กับอะไร? ลองหันไปหาประสบการณ์ (ดูรูป) หากคุณหมุนบอล A จาก ความสูงที่แตกต่างกันจากนั้นคุณจะสังเกตได้ว่ายิ่งลูกกลิ้งมีความสูงมากเท่าไร ความเร็วก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งเคลื่อนบล็อกได้ไกลขึ้น กล่าวคือ จะทำงานได้มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าพลังงานจลน์ของร่างกายขึ้นอยู่กับความเร็วของมัน เนื่องจากความเร็วของมัน กระสุนที่บินได้จึงมีพลังงานจลน์สูง พลังงานจลน์ของร่างกายก็ขึ้นอยู่กับมวลของมันด้วย เรามาทำการทดลองกันอีกครั้ง แต่เราจะกลิ้งลูกบอลที่มีมวลมากกว่าอีกลูกหนึ่งจากระนาบเอียง บาร์ B จะก้าวต่อไปนั่นคืองานก็จะเสร็จมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าพลังงานจลน์ของลูกบอลลูกที่สองมากกว่าลูกแรก ยิ่งมวลของร่างกายและความเร็วที่วัตถุเคลื่อนที่มากเท่าไร พลังงานจลน์ของวัตถุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เพื่อหาพลังงานจลน์ของร่างกาย จะใช้สูตรดังนี้ เอก = mv^2 /2, ที่ไหน ม- มวลร่างกาย, โวลต์- ความเร็วของการเคลื่อนไหวของร่างกาย พลังงานจลน์ของร่างกายถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยี น้ำที่เขื่อนกักเก็บไว้มีพลังงานศักย์มหาศาลดังที่กล่าวไปแล้ว เมื่อน้ำตกลงมาจากเขื่อน มันจะเคลื่อนที่และมีพลังงานจลน์สูงเท่าเดิม มันขับเคลื่อนกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า- เนื่องจากพลังงานจลน์ของน้ำ จึงทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้า มีพลังงานในการเคลื่อนย้ายน้ำ ความสำคัญอย่างยิ่งในเศรษฐกิจของประเทศ พลังงานนี้ถูกใช้โดยโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ทรงพลัง พลังงานของน้ำที่ตกลงมาเป็นแหล่งพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่เหมือนพลังงานเชื้อเพลิง วัตถุทั้งหมดในธรรมชาติสัมพันธ์กับค่าศูนย์ทั่วไป มีทั้งพลังงานศักย์หรือพลังงานจลน์ และบางครั้งทั้งสองก็รวมกัน ตัวอย่างเช่น เครื่องบินที่บินได้มีทั้งพลังงานจลน์และพลังงานศักย์สัมพันธ์กับโลก เราเริ่มคุ้นเคยกับพลังงานกลสองประเภท พลังงานประเภทอื่นๆ (ไฟฟ้า ภายใน ฯลฯ) จะมีการหารือในส่วนอื่นๆ ของหลักสูตรฟิสิกส์ การแปลงพลังงานกลประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง ปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงพลังงานกลประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งนั้นสะดวกมากในการสังเกตบนอุปกรณ์ที่แสดงในภาพ โดยการพันเกลียวเข้ากับแกน ดิสก์ของอุปกรณ์จะถูกยกขึ้น ดิสก์ที่ถูกยกขึ้นจะมีพลังงานศักย์อยู่บ้าง หากปล่อยไว้ก็จะหมุนและเริ่มร่วงหล่น เมื่อมันตกลงไป พลังงานศักย์ของดิสก์จะลดลง แต่ในขณะเดียวกันพลังงานจลน์ของมันก็จะเพิ่มขึ้น ในตอนท้ายของฤดูใบไม้ร่วง จานมีพลังงานจลน์สำรองที่สามารถเพิ่มขึ้นอีกครั้งจนเกือบจะสูงเท่าเดิม (พลังงานส่วนหนึ่งถูกใช้ไปเพื่อต้านแรงเสียดทาน ดังนั้นจานจานจึงไปไม่ถึงความสูงเดิม) เมื่อยกขึ้น จานจะตกลงอีกครั้งแล้วจึงลอยขึ้นอีกครั้ง ในการทดลองนี้ เมื่อดิสก์เคลื่อนลง พลังงานศักย์ของมันจะกลายเป็นพลังงานจลน์ และเมื่อมันเคลื่อนขึ้น พลังงานจลน์จะกลายเป็นพลังงานศักย์ การเปลี่ยนแปลงของพลังงานจากประเภทหนึ่งไปอีกประเภทหนึ่งยังเกิดขึ้นเมื่อวัตถุยืดหยุ่นสองชิ้นชนกัน เช่น ลูกบอลยางบนพื้นหรือลูกบอลเหล็กบนแผ่นเหล็ก หากคุณยกลูกเหล็ก (ข้าว) ขึ้นเหนือแผ่นเหล็กแล้วปล่อยออกจากมือ มันจะตกลงมา เมื่อลูกบอลตก พลังงานศักย์จะลดลง และพลังงานจลน์ของมันจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วของลูกบอลเพิ่มขึ้น เมื่อลูกบอลโดนจานทั้งลูกบอลและจานจะถูกบีบอัด พลังงานจลน์ที่ลูกบอลมีจะกลายเป็นพลังงานศักย์ของแผ่นอัดและลูกบอลอัด จากนั้นด้วยการกระทำของแรงยืดหยุ่น จานและลูกบอลจึงกลับคืนสู่รูปร่างเดิม ลูกบอลจะกระเด้งออกจากแผ่นพื้น และพลังงานศักย์ของพวกมันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ของลูกบอลอีกครั้ง: ลูกบอลจะกระเด้งขึ้นด้วยความเร็วเกือบเท่ากับความเร็วที่มีในขณะที่มันชนแผ่นพื้น เมื่อลูกบอลลอยขึ้น ความเร็วของลูกบอลและพลังงานจลน์ของมันจะลดลง ในขณะที่พลังงานศักย์เพิ่มขึ้น เมื่อกระเด้งออกจากจานลูกบอลก็ลอยขึ้นจนเกือบสูงเท่ากับที่มันเริ่มตกลงมา เมื่อถึงจุดสูงสุดของการเพิ่มขึ้น พลังงานจลน์ทั้งหมดจะกลายเป็นศักย์อีกครั้ง ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติมักมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่ง พลังงานสามารถถ่ายโอนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่งได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อยิงธนู พลังงานศักย์ของสายธนูที่ดึงออกมาจะถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของลูกธนูที่กำลังบิน

รู้มั้ยงานอะไร? โดยไม่ต้องสงสัยเลย ทุกคนรู้ว่างานคืออะไรโดยมีเงื่อนไขว่าเขาเกิดและอาศัยอยู่บนโลกนี้ งานเครื่องกลคืออะไร?

คนส่วนใหญ่ในโลกนี้รู้จักแนวคิดนี้เช่นกัน แม้ว่าบางคนจะมีความเข้าใจกระบวนการนี้ค่อนข้างคลุมเครือก็ตาม แต่เราไม่ได้พูดถึงพวกเขาตอนนี้ แม้แต่น้อยคนที่รู้ว่ามันคืออะไร งานเครื่องกลจากมุมมองของฟิสิกส์ในวิชาฟิสิกส์ งานเครื่องกลไม่ใช่แรงงานมนุษย์ในการผลิตอาหาร แต่เป็นปริมาณทางกายภาพที่อาจไม่เกี่ยวข้องกับบุคคลหรือสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เลย ยังไงล่ะ? ลองคิดดูตอนนี้

งานเครื่องกลในวิชาฟิสิกส์

ลองยกตัวอย่างสองตัวอย่าง ในตัวอย่างแรก น้ำในแม่น้ำที่ต้องเผชิญกับเหวก็ตกลงมาอย่างอึกทึกเป็นน้ำตก ตัวอย่างที่ 2 คือ บุคคลที่ถือของหนักและยื่นแขนออกไป เช่น ถือหลังคาที่หักไว้เหนือระเบียง บ้านในชนบทจากการล้มในขณะที่ภรรยาและลูก ๆ ของเขาค้นหาบางสิ่งบางอย่างที่จะช่วยเหลือเธออย่างเมามัน งานเครื่องกลจะดำเนินการเมื่อใด?

ความหมายของงานเครื่องกล

เกือบทุกคนจะตอบอย่างไม่ลังเลใจ: อย่างที่สอง และพวกเขาจะคิดผิด ตรงกันข้ามเป็นจริง ในวิชาฟิสิกส์จะอธิบายงานเครื่องกล โดยมีคำจำกัดความดังนี้งานเครื่องกลจะดำเนินการเมื่อมีแรงกระทำต่อร่างกายและเคลื่อนที่ งานเครื่องกลเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงที่ใช้และระยะทางที่เคลื่อนที่

สูตรงานเครื่องกล

งานเครื่องกลถูกกำหนดโดยสูตร:

โดยที่ A ทำงาน
F - ความแข็งแกร่ง
s คือระยะทางที่เดินทางได้

ดังนั้น แม้ว่าเจ้าของหลังคาจะกล้าหาญมาก แต่งานที่เขาทำกลับกลายเป็นศูนย์ แต่น้ำที่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจากหน้าผาสูง กลับกลายเป็นงานเชิงกลมากที่สุด นั่นคือถ้าเราดันตู้หนักไม่สำเร็จงานที่เราทำในมุมมองของฟิสิกส์จะเท่ากับศูนย์แม้ว่าเราจะออกแรงมากก็ตาม แต่ถ้าเราย้ายตู้ไประยะหนึ่ง เราก็จะทำงานเท่ากับผลคูณของแรงที่ใช้กับระยะทางที่เราขยับตัว

หน่วยของงานคือ 1 J เป็นงานที่ทำโดยใช้แรง 1 นิวตันเพื่อเคลื่อนวัตถุให้เคลื่อนที่ไปไกล 1 เมตร ถ้าทิศทางของแรงที่กระทำตรงกับทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ แรงนี้ ทำงานเชิงบวก ตัวอย่างคือเมื่อเราผลักร่างกายแล้วมันก็เคลื่อนไหว และในกรณีที่เกิดแรงในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของร่างกาย เช่น แรงเสียดทาน แรงนี้ก็จะส่งผลลบ หากแรงที่ใช้ไม่ส่งผลต่อการเคลื่อนไหวของร่างกายในทางใดทางหนึ่ง แรงที่ทำโดยงานนี้ก็จะเท่ากับศูนย์

ประสิทธิภาพแสดงอัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ที่ดำเนินการโดยกลไกหรืออุปกรณ์ต่องานที่ใช้ไป บ่อยครั้งที่งานที่ใช้ไปคือปริมาณพลังงานที่อุปกรณ์ใช้ในการทำงาน

คุณจะต้องการ

1. - รถยนต์;
2. - เทอร์โมมิเตอร์;
3. - เครื่องคิดเลข

คำแนะนำ

1. เพื่อคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ มีประโยชน์ การกระทำ(ประสิทธิภาพ) หารงานที่มีประโยชน์ Ap ด้วยงานที่ใช้ไป Az และคูณผลลัพธ์ด้วย 100% (ประสิทธิภาพ = Ap/Az∙100%) คุณจะได้รับผลลัพธ์เป็นเปอร์เซ็นต์
2. เมื่อคำนวณประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน ให้คำนึงถึงงานที่เป็นประโยชน์คืองานทางกลที่ทำโดยกลไก สำหรับงานที่ใช้ไป ให้นำปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของเครื่องยนต์
3. ตัวอย่าง. แรงฉุดเฉลี่ยของเครื่องยนต์รถยนต์คือ 882 นิวตัน ใช้น้ำมันเบนซิน 7 กิโลกรัมต่อการเดินทาง 100 กม. ตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ หางานที่คุ้มค่าก่อน มันเท่ากับผลคูณของแรง F และระยะทาง S ที่วัตถุครอบคลุมภายใต้อิทธิพลของมัน Аn=F∙S กำหนดปริมาณความร้อนที่จะปล่อยออกมาเมื่อเผาน้ำมันเบนซิน 7 กิโลกรัม นี่จะเป็นงานที่ใช้ไป Az = Q = q∙m โดยที่ q คือความร้อนจำเพาะของการเผาไหม้เชื้อเพลิง สำหรับน้ำมันเบนซินจะเท่ากับ 42∙ 10^6 J/kg และ m คือมวลของเชื้อเพลิงนี้ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จะเท่ากับประสิทธิภาพ=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%
4. โดยทั่วไปเพื่อค้นหาประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อน (เครื่องยนต์) สันดาปภายใน, เครื่องยนต์ไอน้ำ, กังหัน ฯลฯ) ซึ่งงานทำด้วยแก๊สมีค่าสัมประสิทธิ์ มีประโยชน์ การกระทำเท่ากับค่าความแตกต่างระหว่างความร้อนที่ฮีตเตอร์ Q1 มอบให้กับตู้เย็น Q2 หาความแตกต่างระหว่างความร้อนของฮีตเตอร์กับตู้เย็น แล้วหารด้วยความร้อนของประสิทธิภาพฮีตเตอร์ = (Q1-Q2)/Q1 . ในที่นี้ ประสิทธิภาพจะวัดเป็นหน่วยย่อยตั้งแต่ 0 ถึง 1 หากต้องการแปลงผลลัพธ์เป็นเปอร์เซ็นต์ ให้คูณด้วย 100
5. เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ความร้อนในอุดมคติ (เครื่อง Carnot) ให้หาอัตราส่วนของความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเครื่องทำความร้อน T1 และตู้เย็น T2 กับประสิทธิภาพอุณหภูมิของเครื่องทำความร้อน = (T1-T2)/T1 นี่คือประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับเครื่องยนต์ความร้อนบางประเภทด้วยอุณหภูมิของเครื่องทำความร้อนและตู้เย็นที่กำหนด
6. สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า ให้ค้นหางานที่ใช้เป็นผลคูณของกำลังและเวลาที่ใช้ในการทำให้เสร็จ ตัวอย่างเช่นหากมอเตอร์ไฟฟ้าของเครนที่มีกำลัง 3.2 kW ยกน้ำหนัก 800 กก. ถึงความสูง 3.6 ม. ใน 10 วินาทีประสิทธิภาพของมันจะเท่ากับอัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ Аp=m∙g∙h โดยที่ m คือมวลของน้ำหนัก, gµs10 m /s² ความเร่งของการตกอย่างอิสระ, h – ความสูงที่ยกน้ำหนักขึ้น, และงานที่ใช้ไป Az=P∙t, โดยที่ P – กำลังเครื่องยนต์, t – เวลาทำงาน . หาสูตรหาประสิทธิภาพ=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% = 90%.

สูตรการทำงานที่เป็นประโยชน์คืออะไร?

การใช้กลไกนี้หรือกลไกนั้นทำให้เราทำงานที่เกินความจำเป็นในการบรรลุเป้าหมายเสมอ ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการแยกความแตกต่างระหว่างงาน Az ที่สมบูรณ์หรืองานใช้จ่ายแล้ว และงานที่มีประโยชน์ Ap ตัวอย่างเช่น หากเป้าหมายของเราคือการยกมวล m ขึ้นให้สูง H งานที่มีประโยชน์ก็คือสิ่งที่เกิดจากการเอาชนะแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อโหลดเท่านั้น ด้วยการยกของโหลดที่สม่ำเสมอ เมื่อแรงที่เราใช้เท่ากับแรงโน้มถ่วงของโหลด งานนี้สามารถพบได้ดังนี้:
Ap =FH= มก.H

งานในสูตรนิยามฟิสิกส์คืออะไร nn

วิคเตอร์ เชอร์โนโบรวิน

ในวิชาฟิสิกส์ “งานเครื่องกล” คืองานที่ใช้แรงบางอย่าง (แรงโน้มถ่วง ความยืดหยุ่น แรงเสียดทาน ฯลฯ) ต่อร่างกาย ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ร่างกายเคลื่อนที่ บางครั้งคุณอาจเจอสำนวนที่ว่า “ร่างกายได้ทำงานแล้ว” ซึ่งโดยหลักการแล้วหมายถึง “แรงที่กระทำต่อร่างกายได้ทำงานแล้ว”

เยฟเจนี มาคารอฟ

งานคือปริมาณทางกายภาพ ซึ่งเท่ากับผลคูณของแรงและการกระจัดในทิศทางของการกระทำของแรงนี้และเกิดจากแรงนั้น
ดังนั้น สูตร A = F*s หากการเคลื่อนที่ในทิศทางไม่ตรงกับทิศทางของแรง โคไซน์ของมุมนั้นจะปรากฏขึ้น

ไอชา อัลลากูโลวา

นวนิยายนกกระจอก

งานเป็นกระบวนการที่ต้องใช้ความพยายามทางจิตหรือทางกายโดยมีเป้าหมายเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แน่นอน ตามกฎแล้วมันเป็นงานที่กำหนด สถานะทางสังคมบุคคล. และแท้จริงแล้วมันคือกลไกหลักแห่งความก้าวหน้าในสังคม งานตามปรากฏการณ์นั้นมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตเท่านั้นและเหนือสิ่งอื่นใดคือต่อมนุษย์

ช่างเครื่อง

งานเครื่องกล คือ ปริมาณทางกายภาพที่เป็นการวัดเชิงปริมาณสเกลาร์ของการกระทำของแรงหรือแรงที่กระทำต่อวัตถุหรือระบบ ขึ้นอยู่กับค่าตัวเลข ทิศทางของแรง (แรง) และการเคลื่อนที่ของจุด (จุด) ร่างกายหรือระบบ

ช่วยให้เข้าใจสูตรหน่อย!!

ไซมา

ในแต่ละกรณีเราจะพิจารณาพลังงานที่เป็นประโยชน์ที่แตกต่างกัน แต่โดยปกติแล้วนี่คืองานหรือความร้อนที่เราสนใจ (เช่น งานของแก๊สเพื่อเคลื่อนลูกสูบ) และพลังงานที่ใช้ไปคือพลังงานที่เรายอมสละเพื่อสร้าง ทุกอย่างทำงานได้ (เช่น พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อเผาไม้ใต้กระบอกสูบที่มีลูกสูบซึ่งภายในมีก๊าซซึ่งขยายตัวออกไปทำงานที่เราถือว่ามีประโยชน์)
ยังไงซะมันก็ต้องเป็นแบบนี้

มาดูรถจักรไอน้ำเป็นตัวอย่าง
ถ้ารถจักรไอน้ำวิ่งได้ x กม. จำเป็นต้องใช้ถ่านหิน y ตัน เมื่อเผาถ่านหิน จะมีการปล่อยความร้อนออกมาเพียง Q1 เท่านั้น แต่ความร้อนทั้งหมดไม่ได้ถูกแปลงเป็นงานที่มีประโยชน์ (ตามกฎของอุณหพลศาสตร์ นี่เป็นไปไม่ได้) งานที่เป็นประโยชน์ใน ในกรณีนี้- การเคลื่อนไหวของหัวรถจักร
ปล่อยให้แรงต้านทาน F มากระทำกับหัวรถจักรไอน้ำขณะเคลื่อนที่ (เกิดขึ้นเนื่องจากการเสียดสีในกลไกและปัจจัยอื่นๆ)
ดังนั้น เมื่อเดินทาง x กม. รถจักรจะทำงาน Q2 = x*F
ดังนั้น,
Q1 - พลังงานที่ใช้ไป
Q2 - งานที่มีประโยชน์

DeltaQ = (Q1 - Q2) - พลังงานที่ใช้ในการเอาชนะแรงเสียดทาน ทำให้อากาศโดยรอบร้อนขึ้น ฯลฯ

การสนับสนุนทางเทคนิค

ประสิทธิภาพเป็นงานที่มีประโยชน์สัมพันธ์กับงานที่ใช้ไป
ตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพ = 60%, 60 จูลจากการเผาไหม้ของสารที่ใช้เพื่อให้ความร้อน เป็นงานที่คุ้มค่า
เราสนใจในพลังงานที่ใช้ไปนั่นคือความร้อนที่ถูกปล่อยออกมาหากใช้ความร้อน 60 J
มาเขียนมันลงไปกันดีกว่า

ประสิทธิภาพ=อพอล/อาซัตร์
0.6=60/อาซาร์
อาซัตร์=60/0.6=100J

ดังที่เราเห็นหากสารเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพและมีการปล่อย 100 J (งานที่ใช้ไป) ในระหว่างการเผาไหม้ จะมีการใช้เพียง 60% เพื่อให้ความร้อนนั่นคือ 60 J (งานที่มีประโยชน์) ความร้อนที่เหลือก็กระจายไป

โปรโครอฟ แอนตัน

จะต้องเข้าใจในความหมายที่แท้จริง: หากเรากำลังพูดถึงพลังงานความร้อนเราจะพิจารณาการใช้พลังงานที่เชื้อเพลิงมอบให้และเราพิจารณาว่าพลังงานที่เราสามารถใช้เพื่อบรรลุเป้าหมายนั้นมีประโยชน์เช่นพลังงานใด ได้รับหม้อน้ำแล้ว
พลังงานที่มีประโยชน์มักจะน้อยกว่าที่ใช้ไปเสมอ!

ฟูตีเนห์ฟ

ประสิทธิภาพจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ โดยระบุเปอร์เซ็นต์ที่นำไปใช้งานที่เป็นประโยชน์จากทุกสิ่งที่ใช้ไป พูดง่ายๆ ก็คือ พลังงานที่ใช้ไปคือพลังงานที่มีประโยชน์ + พลังงานของการสูญเสียความร้อนในระบบ (หากเรากำลังพูดถึงความร้อน ฯลฯ) แรงเสียดทาน ความร้อนจากก๊าซไอเสียถ้าเราหมายถึงรถยนต์

สูตรประสิทธิภาพ? งานมีประโยชน์และครบถ้วนหรือไม่?

กลุ่มดาววงโคจร

ประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพ
(ประสิทธิภาพ) ลักษณะของประสิทธิภาพของระบบ (อุปกรณ์ เครื่องจักร) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงหรือการส่งผ่านพลังงาน กำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานที่ใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ระบบได้รับ มักจะแสดงแทน h = Wfull/Wcymar
ใน มอเตอร์ไฟฟ้าประสิทธิภาพ - อัตราส่วนของงานเครื่องจักรกลที่ทำ (มีประโยชน์) ต่อ พลังงานไฟฟ้าได้รับจากแหล่ง; ในเครื่องยนต์ความร้อน - อัตราส่วนของงานเชิงกลที่มีประโยชน์ต่อปริมาณความร้อนที่ใช้ไป ในหม้อแปลงไฟฟ้า อัตราส่วนของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้รับในขดลวดทุติยภูมิต่อพลังงานที่ใช้โดยขดลวดปฐมภูมิ เพื่อคำนวณประสิทธิภาพ ประเภทต่างๆงานพลังงานและเครื่องจักรกลจะแสดงเป็นหน่วยเดียวกันโดยพิจารณาจากความเทียบเท่าทางกลของความร้อน และความสัมพันธ์อื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน เนื่องจากลักษณะทั่วไป แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพจึงช่วยให้เราสามารถเปรียบเทียบและประเมินผลดังกล่าวได้ ระบบต่างๆเช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครื่องยนต์ โรงไฟฟ้าพลังความร้อน อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ วัตถุชีวภาพ ฯลฯ
http://ru.wikipedia.org/wiki/Work_of_force
น้ำหนักบรรทุกเป็นคำที่ใช้ในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหลายสาขา
พารามิเตอร์ "ประสิทธิภาพ" มักถูกนำมาใช้เป็นอัตราส่วนของ "น้ำหนัก" ของน้ำหนักบรรทุกต่อ "น้ำหนัก" ทั้งหมดของระบบ ในกรณีนี้ “น้ำหนัก” สามารถวัดได้ทั้งเป็นกิโลกรัม/ตัน และบิต (เมื่อส่งแพ็กเก็ตผ่านเครือข่าย) หรือนาที/ชั่วโมง (เมื่อคำนวณประสิทธิภาพของเวลาประมวลผล) หรือในหน่วยอื่นๆ
http://ru.wikipedia.org/wiki/Payload

อะไรคืองานที่มีประโยชน์ และอะไรคืองานที่สูญเปล่า?

วลาดิมีร์ โปปอฟ

การใช้กลไกนี้หรือกลไกนั้นทำให้เราทำงานที่เกินความจำเป็นในการบรรลุเป้าหมายเสมอ ด้วยเหตุนี้ จึงได้มีการแยกความแตกต่างระหว่างงาน Az ที่สมบูรณ์หรืองานใช้จ่ายแล้ว และงานที่มีประโยชน์ Ap ตัวอย่างเช่น หากเป้าหมายของเราคือการยกมวล w ขึ้นไปให้สูง H งานที่เป็นประโยชน์ก็คือสิ่งที่เกิดจากการเอาชนะแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อโหลดเท่านั้น ด้วยการยกของโหลดสม่ำเสมอ เมื่อแรงที่เราใช้เท่ากับแรงโน้มถ่วงของโหลด งานนี้สามารถพบได้ดังนี้:

หากเราใช้บล็อกหรือกลไกอื่นในการยกของหนัก นอกจากแรงโน้มถ่วงของโหลดแล้ว เรายังต้องเอาชนะแรงโน้มถ่วงของส่วนต่าง ๆ ของกลไกด้วย เช่นเดียวกับแรงเสียดทานที่กระทำในกลไกด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้บล็อกแบบเคลื่อนย้ายได้ เราจะถูกบังคับให้ทำงานเพิ่มเติมเพื่อยกบล็อกขึ้นด้วยสายเคเบิลและเพื่อเอาชนะแรงเสียดทานในแกนของบล็อก นอกจากนี้ในขณะที่ชนะด้วยความแข็งแกร่ง เราก็มักจะแพ้ตลอดทาง (ซึ่งจะกล่าวถึงในรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง) ซึ่งส่งผลต่อการทำงานด้วย ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่างานที่เราใช้ไปนั้นมีประโยชน์มากกว่า:
อัซ > แอป
งานที่เป็นประโยชน์เป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของงานทั้งหมดที่ทำโดยผู้ใช้เครื่องจักรเท่านั้น
ปริมาณทางกายภาพที่แสดงสัดส่วนของงานที่เป็นประโยชน์ต่องานทั้งหมดที่ใช้ไปเรียกว่าประสิทธิภาพของกลไก

งดงาม

ประสิทธิภาพ (ปัจจัยประสิทธิภาพ) แสดงให้เห็นว่าสัดส่วนของงานทั้งหมดที่ใช้ไปเป็นงานที่มีประโยชน์
หากต้องการประสิทธิภาพคุณต้องค้นหาอัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ต่อการใช้จ่าย:

ม้าดึงเกวียนด้วยแรง ลองแสดงว่ามัน เอฟแรงฉุด คุณปู่นั่งอยู่บนเกวียนกดทับมันด้วยแรงบางอย่าง เรามาแสดงแทนกันเถอะ เอฟความดัน รถเข็นจะเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงดึงของม้า (ไปทางขวา) แต่รถเข็นจะไม่เคลื่อนที่ในทิศทางของแรงกดของปู่ (ลง) นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมในวิชาฟิสิกส์จึงพูดอย่างนั้น เอฟแรงฉุดทำงานบนรถเข็นและ เอฟแรงดันไม่ทำงานบนรถเข็น

ดังนั้น, งานที่ใช้แรงกับร่างกายหรือ งานเครื่องกล– ปริมาณทางกายภาพซึ่งมีโมดูลัสเท่ากับผลคูณของแรงและเส้นทางที่ร่างกายเคลื่อนที่ไปตามทิศทางการกระทำของแรงนี้ส:

เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ D. Joule จึงได้ตั้งชื่อหน่วยงานของงานเครื่องกล 1 จูล(ตามสูตร 1 J = 1 N m)

หากมีแรงบางอย่างกระทำต่อร่างกายนั้น ร่างกายบางส่วนก็จะกระทำต่อร่างกายนั้น นั่นเป็นเหตุผล งานที่ใช้แรงกับร่างกายและงานของร่างกายบนร่างกายเป็นคำพ้องความหมายที่สมบูรณ์อย่างไรก็ตาม งานของชิ้นแรกในชิ้นที่สองและงานของชิ้นที่สองในชิ้นแรกนั้นเป็นคำพ้องความหมายบางส่วน เนื่องจากโมดูลัสของงานเหล่านี้จะเท่ากันเสมอ และสัญญาณของพวกมันจะตรงกันข้ามกันเสมอ นั่นคือสาเหตุที่มีเครื่องหมาย “±” ในสูตร เรามาหารือเกี่ยวกับสัญญาณของการทำงานโดยละเอียด

ค่าตัวเลขของแรงและเส้นทางจะเป็นปริมาณที่ไม่เป็นลบเสมอ ในทางตรงกันข้าม งานเครื่องกลอาจมีทั้งสัญญาณบวกและลบ ถ้าทิศทางของแรงเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกายแล้ว งานที่ทำโดยแรงถือว่าเป็นบวกถ้าทิศทางของแรงตรงข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกาย งานที่ทำโดยแรงถือเป็นลบ(นำ “–” จากสูตร “±”) ถ้าทิศทางการเคลื่อนที่ของร่างกายตั้งฉากกับทิศทางของแรงแล้ว แรงดังกล่าวไม่ได้ทำงานใดๆ นั่นคือ A = 0

ขอพิจารณาภาพประกอบสามภาพเกี่ยวกับงานเครื่องกลสามด้าน

การทำงานโดยใช้กำลังอาจดูแตกต่างไปจากมุมมองของผู้สังเกตการณ์แต่ละคนลองพิจารณาตัวอย่าง: เด็กผู้หญิงคนหนึ่งขึ้นลิฟต์ มันทำงานทางกลหรือไม่? เด็กผู้หญิงสามารถทำงานได้เฉพาะกับร่างกายที่ถูกกระทำด้วยกำลังเท่านั้น มีเพียงร่างเดียวเท่านั้น - ห้องโดยสารลิฟต์เนื่องจากหญิงสาวกดน้ำหนักลงบนพื้น ตอนนี้เราต้องค้นหาว่าห้องโดยสารไปทางใดทางหนึ่งหรือไม่ ลองพิจารณาสองทางเลือก: โดยผู้สังเกตการณ์ที่อยู่นิ่งและผู้สังเกตการณ์ที่กำลังเคลื่อนไหว

ให้เด็กผู้สังเกตการณ์นั่งบนพื้นก่อน รถลิฟต์จะเคลื่อนขึ้นและผ่านระยะทางหนึ่ง น้ำหนักของหญิงสาวมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม - ลงดังนั้นหญิงสาวจึงทำงานด้านกลไกเชิงลบบนห้องโดยสาร: กผู้พัฒนา< 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: กนักพัฒนา = 0

กลับ