Конспект по физике 7 класс параграф 58 + Ответы на вопросы. Краткое содержание § 58. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМА по учебнику Пёрышкина (базовый уровень). Конспект по пунктам параграфа. Код материалов: Физика Конспект №58.
Вернуться к Списку конспектов
Конспект §58. КОЭФФИЦИЕНТ
ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМА
В документе объясняется, что «золотое правило» механики (равенство затраченной и полезной работы) соблюдается только в идеале. В реальных механизмах из-за трения и массы деталей полезная работа Aп всегда меньше затраченной Aз. Эффективность механизма характеризует коэффициент полезного действия (КПД), который равен отношению Aп/Aз и обозначается буквой η (eta).
КПД не имеет единиц измерения, всегда меньше 1 (или 100%) и часто выражается в процентах. В параграфе приведён пример расчёта КПД наклонной плоскости: при высоте 1,2 м, длине 12 м, весе груза 2000 Н и силе 250 Н КПД составил 80%.
Вопросы на странице 196
❓ 1. Чем полезная работа отличается от затраченной?
Полезная работа отличается от затраченной тем, что это работа, совершаемая с помощью механизма (например, по перемещению груза), в то время как затраченная работа — это полная работа по приведению самого механизма в действие. В реальных механизмах полезная работа всегда меньше затраченной из-за трения и веса деталей.
❓ 2. Какая информация содержится в значении коэффициента полезного действия?
Значение коэффициента полезного действия показывает, какая доля затраченной работы превращается в полезную. Например, если η = 90%, это означает, что из 100 Дж совершённой работы полезная составляет только 90 Дж.
❓ 3. Как определить КПД? Какие значения он может принимать?
КПД определяется как отношение полезной работы к затраченной: η = Aп / Aз. Он может принимать значения только меньше 1 (или меньше 100%), так как полезная работа всегда меньше затраченной.
❓ 4. Почему инженеры стремятся увеличить КПД машин и механизмов? Как этого можно достичь?
Инженеры стремятся увеличить КПД, чтобы сделать работу машин эффективнее, то есть чтобы большая часть затраченной работы шла на полезное действие. Этого можно достичь, конструируя механизмы так, чтобы их КПД был как можно ближе к 100% (например, уменьшая трение и массу деталей).
№ 1. Почему неправильно говорить, что КПД измеряется в процентах?
Неправильно говорить, что КПД измеряется в процентах, потому что в учебнике указано, что «коэффициент полезного действия не имеет единиц измерения». Проценты — это лишь способ выражения безразмерной величины, а не её единица измерения.
№ 2. * При подъёме грузов используется как наклонная плоскость, так и наклонный транспортёр — лента, движущаяся по роликам. Какой из этих механизмов имеет больший КПД? Почему?
Больший КПД имеет наклонная плоскость, так как в ней меньше потерь энергии на преодоление вредных сопротивлений. В наклонном транспортёре, помимо трения груза о ленту, присутствует дополнительное трение в осях роликов и трение самой ленты, что увеличивает затраченную работу и снижает КПД.
УПРАЖНЕНИЕ 37
№ 1. Рабочий поднимает мешок с песком массой 80 кг на высоту 1,5 м с помощью наклонной плоскости длиной 3 м, прикладывая силу 500 Н вдоль движения мешка. Каков КПД наклонной плоскости?
Решение:
1. Полезная работа (Ап) — это работа, которая нужна, чтобы поднять мешок прямо вверх без наклонной плоскости. Мы поднимаем груз массой m = 80 кг на высоту h = 1,5 м. Сила, которая для этого нужна, равна силе тяжести: F_{тяж} = mg, где g ≈ 10 Н/кг.
F_{тяж} = 80 • 10 = 800 Н.
Полезная работа: Aп = F_{тяж} • h = 800 • 1,5 = 1200 Дж.
2. Затраченная работа (Аз) — это работа, которую совершает рабочий, прикладывая силу F = 500 Н на всей длине наклонной плоскости L = 3 м.
Aз = F • L = 500 • 3 = 1500 Дж.
3. КПД (η) — это отношение полезной работы к затраченной, выраженное в процентах:
η = Aп / Aз • 100 % = 1200/1500 • 100 % = 0,8 • 100 % = 80 %.
✅ Ответ: КПД наклонной плоскости равен 80%.
№ 2. С помощью рычага груз массой 100 кг подняли на высоту 0,2 м. При подъёме этого груза к длинному плечу рычага была приложена сила 500 Н, под действием которой конец рычага опустился на 0,6 м. Найдите КПД рычага.
Решение:
1. Полезная работа (Ап) — это работа по подъёму груза прямо вверх. Масса груза m = 100 кг, высота h = 0,2 м. Сила тяжести: F_{тяж} = mg = 100 • 10 = 1000 Н.
Aп = F_{тяж} • h = 1000 • 0,2 = 200 Дж.
2. Затраченная работа (Аз) — это работа, которую совершает человек, прикладывая силу F = 500 Н к длинному плечу рычага. Конец рычага опустился на S = 0,6 м.
Aз = F • S = 500 • 0,6 = 300 Дж.
3. КПД (η):
η = Aп / Aз • 100 % = 200/300 • 100 % ≈ 0,667 • 100 % = 66,7 %.
✅ Ответ: КПД рычага равен 66,7%.
№ 3. Поднимая груз по наклонной плоскости на высоту 2 м, совершили работу 3000 Дж. Определите массу груза, если КПД наклонной плоскости 80%.
Решение:
1. КПД (η) показывает, какая часть затраченной работы пошла на полезное дело. Затраченная работа A_з = 3000 Дж, КПД = 80% = 0,8.
Полезная работа: Aп = η • Aз = 0,8 • 3000 = 2400 Дж.
2. Полезная работа — это работа по подъёму груза массой m на высоту h = 2 м. Она равна A_п = mgh, где g = 10 Н/кг. Отсюда находим массу:
m = Aп / g • h = 2400 / 10 • 2 = 2400/20 = 120 кг.
✅ Ответ: Масса груза равна 120 кг.
Вы смотрели: конспект по физике к учебнику 7 класса §58. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЗМА. Краткое содержание темы учебника. Ответы на вопросы в конце параграфа. Код материалов: Физика Конспект №58.