☰ Содержание · Физика

Равенство работ. КПД. Повторение главы III

Уроки 36–38 · 3 урока · Н. Ш. Турдиев. Физика, 6 класс, 3-е переработанное издание. Издательство «Нисо Полиграф», Ташкент, 2017
36

Равенство работ при использовании механизмов

Учебник, с. 93–95
ЦельПойми равенство работ при использовании простого механизма, то есть что механизм не даёт выигрыша в работе.
Новые слова
полезная работа · foydali ishзатраченная работа · sarflangan ishнет выигрыша в работе · ishdan yutuq yo‘qидеальный механизм · ideal mexanizm
Объяснение

Механизм может давать выигрыш в силе, но он не даёт выигрыша в работе. Это проявляется в опыте: чтобы поднять груз напрямую на высоту h, нужна работа A₁ = P · h (P — вес груза). Если тот же груз поднимать по наклонной плоскости или с помощью рычага, сила меньше (F < P), но путь, пройденный силой, длиннее (s > h): A₂ = F · s. В идеальном механизме без трения A₂ = A₁, то есть F · s = P · h. Например, при подъёме груза 1000 Н на 2 м: A₁ = 1000 · 2 = 2000 Дж; по наклонной плоскости длиной 8 м F = 250 Н, A₂ = 250 · 8 = 2000 Дж. С подвижным блоком сила вдвое меньше, но мы вытягиваем вдвое больше верёвки. Для рычага тоже F₁ · s₁ = F₂ · s₂ (в идеале). В реальных механизмах из-за трения и веса деталей затраченная работа всегда больше полезной.

Примеры
С подвижным блоком груз 200 Н поднят на 3 м; сила 100 Н, верёвка вытянута на 6 м; A = 100 · 6 = 600 Дж = 200 · 3 = 600 Дж.
На рычаге: 60 Н на пути 0.2 м у короткого плеча и 20 Н на пути 0.6 м у длинного плеча: 60 · 0.2 = 12 Дж и 20 · 0.6 = 12 Дж.
Работа в классе

Опыт: с помощью динамометра подними один и тот же груз прямо вверх (F₁, h), а затем втащи его вверх по доске (F₂, s). Сравни A₁ = F₁ · h и A₂ = F₂ · s: какая немного больше и почему? Безопасность: используй небольшой груз (200–300 г) и держи руки подальше от краёв доски.

Упражнения
1
Даёт ли простой механизм выигрыш в работе?
2
Груз 400 Н поднят на 3 м. Какая работа в Дж совершается даже при идеальном механизме?
3
На идеальной наклонной плоскости F = 100 Н, s = 6 м. Если груз 200 Н, на сколько метров он поднят?
4
Почему в реальном механизме затраченная работа больше полезной?