Hendel in fisika. Formule vir die bepaling van die doeltreffendheid van 'n hefboom. Taak voorbeeld

2023 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-05-24 12:24

Enige masjien of meganisme wat deur die mens geskep word, is ontwerp om nuttige werk te doen. Dit verg energie om dit te doen. Kom ons kyk na die kwessie van die verhouding van die bestee en nuttige werk op die voorbeeld van die bepaling van die doeltreffendheid van die hefboom.

Meer oor hefboom

'n Hefboom is enige eenvoudige meganisme wat dien om krag in grootte en rigting te transformeer. Dit bestaan uit 'n balk en 'n steun, in die algemene geval het dit twee arms. 'n Krag word op elk van die arms uitgeoefen. Albei kragte is geneig om die skouers in teenoorgestelde rigtings te draai. Daarom werk een van hulle altyd teen die ander.

Die hefboom laat jou toe om op pad of in sterkte te wen, terwyl daar onderskeidelik 'n verlies in krag of op pad sal wees. Die hoofhefboomformule wat die balans van sy skouers beskryf, word hieronder gegee:

F/R=d_R/d_F.

Hier werk die krag F teen die gewig van die las R, wat op 'n skouer van lengte d_F inwerk. Die vrag is op 'n skouer met 'n lengte van d_{R. Die formule weerspieël die omgekeerde eweredigheid tussen die verhouding van kragte en skouers.}

Volgende oomblik. Wanneer die skouers beginbeweeg, styg een van hulle na die hoogte h₁, terwyl die ander tot die hoogte h_{2 val. Aangesien die draaihoek van die skouers dieselfde sal wees, kan die formule hierbo, in die afwesigheid van ander kragte, soos volg herskryf word:}

F/R=h₁/h_2.

Verder sal hierdie formule gebruik word om die doeltreffendheid van die hefboom te bepaal.

Doeltreffendheid van 'n eenvoudige meganisme

Onthou dat werk in fisika 'n waarde is gelykstaande aan die produk van krag en die pad waartydens dit opgetree het:

A=Fl.

Die doeltreffendheid van enige meganisme kenmerk die doeltreffendheid van sy werk. Jy kan dit bereken deur hierdie formule te gebruik:

Doeltreffendheid=A_p/A_z100%.

Waar A_p die nuttige werk is wat deur die meganisme gedoen word, is A_{z die werk wat bestee moes word.}

Die mensdom het deur die geskiedenis heen probeer om meganismes te skep waarin A_z=A_p, maar niemand het nog hierdie gelykheid bereik nie. Die werk wat bestee word is altyd groter as die waarde A_p.

Deur die formule vir die hefboom wat in die vorige paragraaf verkry is te gebruik, kan ons die formule skryf om die doeltreffendheid van die hefboom te bepaal:

A_p=Rh₁; A_h=Fh_2;

Doeltreffendheid=A_p/A_z 100%=Rh₁ /(Fh_2)100%.

As ons die ooreenstemmende uitdrukking vir die hefboom in ag neem, kan dit lyk asof die doeltreffendheid daarvoor gelyk aan 100% sal wees. Dit is egter nie die geval nie, aangesien daar altyd wrywing in die as isrotasie en lugwrywing. As gevolg van hierdie prosesse word die werk wat bestee word gedeeltelik bestee aan die verhitting van die omgewing en dele van die hefboom, dus is die doeltreffendheid van die meganisme altyd minder as 100%.

Probleem om doeltreffendheid te bepaal

Veronderstel dat die krag wat op die hefboom F=18 N toegepas is, gelei het tot die opheffing van 'n vrag wat 3 kg weeg tot 'n hoogte van 0,3 meter. Neem in ag dat die skouer van die toepassing van die krag F met 0,6 meter gedaal het, bereken die doeltreffendheid van die hefboom.

Bereken nuttige en bestee werk:

A_p=Rh₁=mgh_{1=39,810,3=8,829 J;}

А_з=Fh_{2=180.6=10.8 J.}

Soos jy kan sien, A_z > A_{p. Hefboomdoeltreffendheid is:}

Doeltreffendheid=A_p/A_{z100%=8, 829/10, 8100%=81, 75 %.}

Hierdie doeltreffendheidwaarde kan verhoog word deur smeermiddel aan die draai-as van die hefboom toe te dien.