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

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Svaki stroj ili mehanizam koji je stvorio čovjek dizajniran je za obavljanje nekog korisnog posla. Za to je potrebna energija. Razmotrimo pitanje omjera utrošenog i korisnog rada na primjeru određivanja učinkovitosti 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 općem slučaju ima dva kraka. Na svaku ruku djeluje sila. Obje sile teže okretanju ramena u suprotnim smjerovima. Stoga, jedan od njih uvijek radi protiv drugog.

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

F/R=d_R/d_F.

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

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

F/R=h₁/h_2.

Dalje će se ova formula koristiti za određivanje učinkovitosti poluge.

Učinkovitost jednostavnog mehanizma

Podsjetimo da je rad u fizici vrijednost jednaka umnošku sile i putanje tijekom koje je djelovao:

A=Fl.

Učinkovitost bilo kojeg mehanizma karakterizira učinkovitost njegovog rada. Možete ga izračunati pomoću ove formule:

Učinkovitost=A_p/A_z100%.

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

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

Upotrebom formule za polugu dobivenu u prethodnom odlomku možemo napisati formulu za određivanje učinkovitosti poluge:

A_p=Rh₁; A_h=Fh_2;

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

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

Problem utvrđivanja učinkovitosti

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 učinkovitost 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 možete vidjeti, A_z > A_{p. Učinkovitost poluge je:}

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

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