Коэффициент полезного действия (КПД)
Урок № 25 Работа
Работа – мера действия силы; является скалярной величиной. Обозначается – W. [W] = [Дж] = [1Н·м]. Рассмотрим работу постоянной силы на прямолинейном пути.
При действии постоянной силы (F) на точку М перемещение ее составит s и скалярная величина действия силы (W) будет определяться по формуле: . Из вышеприведенной формулы вытекает, что работа – величина алгебраическая. При изменении угла α в пределах от 0º до 90º (0º< α<90º) значение cosα>0. Поэтому, если угол α – острый, то работа силы (F) – положительная. Частные случаи. Если направление действия силы (F) совпадает с направлением перемещения (α=0º), cosα = cos0º = 1, тогда .
Сила (F), перпендикулярная направлению перемещения, работы не производит. α=90º, cosα = cos90º = 0 .
При изменении угла α в пределах от 90º до 180º (90º< α<180º) значение cosα<0. Поэтому, если угол α – тупой, то работа силы (F) – отрицательная. При α=180º, cosα = cos180º = -1, тогда .
Сила, направленная в обратную от направления перемещения сторону, называется силой сопротивления(W<0); если работа силы положительная (W>0), то сила называется движущей. Рассмотрим работу постоянной силы на криволинейном пути.
Пусть точка М движется по дуге окружности и сила F составляет некоторый угол α с касательной по окружности. Вектор силы F раскладываем на две составляющие: - нормальную Fn; - касательную Ft. .
Исходя из принципа независимости действия сил, определяем работу каждой из составляющих отдельно: ; , где – пройденный путь. . Нормальная составляющая (Fn) всегда направлена перпендикулярна перемещению и работы не производит W(Fn) =0. При перемещении по дуге обе составляющие силы разворачиваются вместе с точкой М. Таким образом, касательная составляющая силы (Ft) всегда совпадает по направлению с перемещением . Касательную составляющую (Ft) называют окружной силой. Работа на криволинейном пути – работа окружной силы: . Произведение окружной силы на радиус – вращающий момент: . Работа силы, приложенная к вращающемуся телу равна произведению вращающего момента на угол поворота: . Рассмотрим работу силы тяжести. Работа силы тяжести зависит только от изменения высоты и равна произведению модуля силы тяжести (G) на вертикальное перемещение точки (Δh): .
При опускании тела – работа положительна, при подъеме – отрицательна. Рассмотрим работу равнодействующей силы.
Под действием сил точка массой m перемещается из положения М1 в положение М2. В случае движения под действием системы сил пользуются теоремой о работе равнодействующей: работа равнодействующей на некотором перемещении равна алгебраической сумме работ системы сил на том же перемещении: , где . При равномерном прямолинейном движении точки приложенная к ней система сил уравновешена ( ) и тогда алгебраическая сумма работ уравновешенной системы сил, приложенных к точке равна нулю ( ).
Мощность(P)
Это скалярная величина, характеризующая быстроту совершения работы: . [P] = [Вт] = [Дж/с] = [ ]. Используются кратные единицы – КВт, МВт. Данная формула выражает среднюю мощность силы (Pср) за некоторый промежуток времени ( ).
Подставим формулу в формулу мощности, получим: , ( ).
По данной формуле определяется мощность переменной силы в любой момент времени (если известно , ). Если в течение некоторого времени мощность остается постоянной (или незначительно меняется), то выполненная работа определяется: , [КВт·ч].
Коэффициент полезного действия (КПД)
Любая машина, совершая работу, тратит часть энергии на преодоление местных сопротивлений. Поэтому, кроме полезной работы она совершает еще и дополнительную. Отношение полезной работы к полной работе или полезной мощности ко всей затраченной мощности называется механическим полезного действия: . Чем ближе КПД к единице, тем меньшую работу по преодолению местных сопротивлений совершает машина. Чем выше КПД, тем совершеннее машина.
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (405)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |