Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.
Работа. Мощность. КПД
Работа
Работой силы называется скалярная физическая величина, равная произведению модулей векторов силы и перемещения, умноженному на косинус угла между этими векторами:
\(A = FS\cos\alpha\)
Из-за того, что в формуле для работы \(A = FS\cos\alpha\), стоит косинус, работа может принимать любой знак, как положительный, так отрицательный и ноль.
Если перемещение совпадает с направлением действия силы, то сила помогает движению. Угол между силой и перемещением меньше чем 90°, поэтому косинус оказывается больше нуля и работа считается положительной.
Если сила препятствует движению и ее направление противоположно перемещению или угол между силой и перемещением тупой, произведенную работу считают отрицательной. Например, сила трения всегда совершает отрицательную работу, потому что направленна в противоположную движению сторону.
A = Eк – Ен, где
A ― работа силы;
Eк ― конечная энергия;
Ен ― начальная энергия.
Так, например, внешняя сила может разгонять тело, увеличивая его энергию (совершая положительную работу), а может ― тормозить тело, уменьшая его энергию (совершая отрицательную работу).
Мощность
Мощностью называется работа, которая совершается за 1 секунду. Таким образом удаётся различать механизмы и устройства, работающие быстро и медленно – без учёта времени не всегда удаётся оценить их эффективность
Мощность:
\(P = A/t\) ,
где P ― мощность (Вт, ватты), A – работа (Дж), t – время, за которое эта работа совершается (с)
Коэффициент полезного действия (КПД)
Ни один реальный механизм не может полностью преобразовывать свою энергию, тратя её только на полезную работу. Часть затрачиваемой энергии всегда тратится на преодоление сил тяжести, нагревание составных частей механизма, рассеивание тепла в окружающую среду. Таким образом, для того, чтобы оценить эффективность того или иного механизма, нужно понимать, какая доля от затрачиваемой энергии используется для совершения полезной работы. Эта доля определяется с помощью коэффициента полезного действия (КПД)
КПД:
\(\eta = \frac{A_{пол}}{A_{затр}} \bullet 100\%\) ,
где \(\eta\) ― КПД (%), \(A_{пол}\) – полезная работа (Дж),\(\ A_{затр}\) – затраченная работа (Дж)