ВСПОМНИТЕ:
Какие виды простых механизмов вы знаете?
Рычаг Блок (подвижный и неподвижный) Наклонная плоскость Винт Клин Колесо и ось
Как определить механическую работу?
Механическая работа определяется как произведение силы на путь, пройденный под действием этой силы, при условии, что направление силы совпадает с направлением движения. Формула для расчёта механической работы: A = F*s*cos(α)
где: A — работа, F — сила, s — перемещение, α — угол между силой и направлением движения.
ВОПРОСЫ:
Какую работу называют полезной, а какую — полной?
Полезная работа — это работа, направленная на достижение цели механизма, например, подъём груза или перемещение объекта. Полная работа — это сумма всех затраченных усилий, включая те, что тратятся на преодоление сопротивления (трения, сопротивления воздуха и т.д.).
Как изменится КПД механизма, если уменьшить трение в его узлах?
Если уменьшить трение в узлах механизма, КПД (коэффициент полезного действия) увеличится, так как меньше энергии будет расходоваться на преодоление трения. КПД рассчитывается как отношение полезной работы к полной работе, и чем меньше потери на трение, тем больше доля полезной работы.
Почему невозможно построить машину с КПД, равным 100 %?
Невозможно построить машину с КПД = 100 % из-за неизбежных потерь энергии на трение и другие виды сопротивлений (например, тепловые потери). Закон сохранения энергии и второй закон термодинамики утверждают, что часть энергии всегда переходит в нежелательные формы (тепло), поэтому полное преобразование энергии невозможно.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ:
Забитый в доску гвоздь практически невозможно вытащить без приспособлений. Однако с помощью клещей это сделать совсем несложно. Почему?
Клещи действуют как рычаг, усиливая приложенную силу за счёт разницы в длине плеч рычага. Когда мы прикладываем силу к длинному плечу, на коротком конце (где находится гвоздь) сила увеличивается, что позволяет легче вытаскивать гвоздь.
На невесомом рычаге, имеющем разные плечи, уравновешены два стальных шарика, объёмы которых отличаются в 2 раза. Сохранится ли равновесие, если шарики опустить в воду?
Если шарики опустить в воду, они начнут испытывать выталкивающую силу Архимеда, пропорциональную объему. Поскольку объёмы шариков отличаются в 2 раза, их выталкивающая сила будет разной. Это нарушит равновесие рычага, так как сила, действующая на шарики, изменится.
Применяя наклонную плоскость, тяжёлый ящик волоком втаскивают на некоторую высоту. Затем делают то же, но используя наклонную плоскость, изготовленную из роликов. В каком случае КПД устройства выше? Аргументируйте свой ответ.
Когда ящик поднимают по наклонной плоскости с роликами, трение значительно уменьшается по сравнению с втаскиванием ящика по обычной плоскости. Поскольку ролики снижают потери на трение, КПД в случае с роликами будет выше.