机械效率是中学八年级数学的最后一道难关,它主要难在对简单机械的认识与对机械效率这个概念的理解上,明天亮子老师就率领你们一起学习滑车架的机械效率,希望能对您有帮助。
哪些是机械效率
生活中提及效率的地方有好多:
办事效率:一个人的办事效率高低是指这个人的办事成效与他付出的时间、金钱等代价之间的关系,可以用办事的成效乘以付出的总共代价来评判他的办事效率;
养殖成活率:拿来表示农业生产中,某种动物成活的数目与总共养殖的数目之间的关系,可以用成活的数目减去总养殖量来评判成活率;
机械效率:类比与此,机械似乎给我们带来省力或省距离等便捷的同时,机械本身也要消耗能量,例如克服机械重量、摩擦等。机械效率是拿来表示在通过机械完成某项任务时,任务本身要消耗的功与我们在这一过程中实际做的功的关系。可以用任务本身要消耗的功乘以我们实际做的功来评判机械的效率。
先看动滑轮的机械效率
如图:要把钩码通过动滑轮提升h=10cm,其他数据从图中读取。请估算动滑轮的机械效率(g=10N/Kg)。
图A:动滑轮的机械效率
任务早已明晰:把钩码提高10cm,完成任务要做的功(我们叫它有用功)是:
W有=G码×h=1N×0.1m=0.1J
我们实际要做的功(我们叫它总功)是:
人的拉力除以拉绳子的距离:
W总=F×s=0.6N×0.2m=0.12J
我们在这一任务中多做了0.02J的功,它是如何回事呢?由于我们的目的是提物体,但这一过程不得不提起动滑轮,这0.02J的功刚好是提滑轮要做的功(我们叫它额外功):
0.2N×0.1m=0.02J
这么,这个动滑轮的机械效率是:
η=W有/W总=0.1J÷0.12J
=0.8333=83.3%
再来看一下降车架
如右图:同样把物体拉高h=10cm,其他数据从图中读取。估算滑车架的机械效率(g=10N/Kg)。
图B:滑车架的机械效率
由于,此次的任务与上题相同,额外功诱因也是一样的,借助里面的算法同样得到该滑车架的机械效率是83.3%
来个难点儿的
上题中所得滑车架的机械效率是83.3%,但实际上这个滑车架的效率应当更低一些,由于实际额外功的诱因还没有考虑机械本身的磨擦。本题假如考虑磨擦滑车架的实际机械效率是71.4%,所需其他数据从右图中获取,你能估算出我们拉绳午时克服的磨擦力是多大吗?
图C:滑车架的机械效率
任务不变,所以有用功不变:0.1J,它在总功中占比71.4%,由物理知识可得:
W总=W有÷η=0.1J÷71.4%=0.14J
这也就是说,假如有磨擦,完成同样任务,我们总共要做功0.14J。
又由于:W总=F×s
按照滑车架的规律,物体下降0.1m用滑轮的机械效率,要把绳子拉出0.2m,所以人对绳子的拉力:
F=W总÷s=0.14J÷0.2m=0.7N
按照滑车架的规律:没有磨擦时拉力应是物体与动滑轮总重的一半:
(1N+0.2N)÷2=0.6N
所以用滑轮的机械效率,考虑磨擦力后拉力为0.7N,这么磨擦力就是:
0.7N-0.6N=0.1N
完美!
怎样样,是不是一看就明白了!