Poluga u fizici. Formula za određivanje efikasnosti poluge. Primjer zadatka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Svaka mašina ili mehanizam koji je stvorio čovjek je dizajniran da obavi neki koristan posao. Za to je potrebna energija. Razmotrimo pitanje omjera utrošenog i korisnog rada na primjeru određivanja efikasnosti poluge.

O poluzi

Poluga je bilo koji jednostavan mehanizam koji služi za transformaciju sile u veličini i smjeru. Sastoji se od grede i oslonca, u opštem slučaju ima dva kraka. Na svaku od ruku djeluje sila. Obje sile teže okretanju ramena u suprotnim smjerovima. Stoga, jedan od njih uvijek radi protiv drugog.

Poluga vam omogućava da pobijedite na putu ili u snazi, dok će doći do gubitka u snazi ili na putu, respektivno. Glavna formula poluge koja opisuje ravnotežu njegovih ramena je data ispod:

F/R=d_R/d_F.

Ovdje sila F djeluje protiv težine tereta R, djelujući na rame dužine d_F. Opterećenje je na ramenu dužine d_{R. Formula odražava obrnutu proporcionalnost između omjera sila i ramena.}

Sljedeći trenutak. Kada počnu ramenapotez, jedan od njih se diže na visinu h₁, dok drugi pada na visinu h_{2. Budući da će ugao rotacije ramena biti isti, onda, u nedostatku drugih sila, gornja formula se može prepisati na sljedeći način:}

F/R=h₁/h_2.

Ova formula će se dalje koristiti za određivanje efikasnosti poluge.

Efikasnost jednostavnog mehanizma

Podsjetimo da je rad u fizici vrijednost jednaka proizvodu sile i putanje tokom koje je djelovao:

A=Fl.

Efikasnost svakog mehanizma karakteriše efikasnost njegovog rada. Možete ga izračunati koristeći ovu formulu:

Efikasnost=A_p/A_z100%.

Gdje je A_p koristan posao koji je obavio mehanizam, A_{z je posao koji je morao biti utrošen..}

Čovječanstvo je kroz historiju pokušavalo stvoriti mehanizme u kojima A_z=A_p, ali tu jednakost još niko nije postigao. Utrošeni rad je uvijek veći od vrijednosti A_p.

Koristeći formulu za polugu dobijenu u prethodnom pasusu, možemo napisati formulu za određivanje efikasnosti poluge:

A_p=Rh₁; A_h=Fh_2;

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

Ako uzmemo u obzir odgovarajući izraz za polugu, može se činiti da će efikasnost za nju biti jednaka 100%. Međutim, to nije slučaj, jer uvijek postoji trenje u osirotacije i trenja vazduha. Kao rezultat ovih procesa, uloženi rad se dijelom troši na zagrijavanje okoline i dijelova poluge, pa je efikasnost mehanizma uvijek manja od 100%.

Problem utvrđivanja efikasnosti

Pretpostavimo da je sila primijenjena na polugu F=18 N dovela do podizanja tereta težine 3 kg na visinu od 0,3 metra. Uzimajući u obzir da je rame primjene sile F palo za 0,6 metara, izračunajte efikasnost poluge.

Izračunajte koristan i utrošen rad:

A_p=Rh₁=mgh_{1=39,810,3=8,829 J;}

A_z=Fh_{2=180,6=10,8 J.}

Kao što vidite, A_z > A_{p. Efikasnost poluge je:}

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

Ova vrijednost efikasnosti se može povećati primjenom maziva na os rotacije poluge.