機械效率是中學八年級數學的最后一道難關,它主要難在對簡單機械的認識與對機械效率這個概念的理解上,明天亮子老師就率領你們一起學習滑車架的機械效率,希望能對您有幫助。
哪些是機械效率
生活中提及效率的地方有好多:
辦事效率:一個人的辦事效率高低是指這個人的辦事成效與他付出的時間、金錢等代價之間的關系,可以用辦事的成效乘以付出的總共代價來評判他的辦事效率;
養殖成活率:拿來表示農業生產中,某種動物成活的數目與總共養殖的數目之間的關系,可以用成活的數目減去總養殖量來評判成活率;
機械效率:類比與此,機械似乎給我們帶來省力或省距離等便捷的同時,機械本身也要消耗能量,例如克服機械重量、摩擦等。機械效率是拿來表示在通過機械完成某項任務時,任務本身要消耗的功與我們在這一過程中實際做的功的關系。可以用任務本身要消耗的功乘以我們實際做的功來評判機械的效率。
先看動滑輪的機械效率
如圖:要把鉤碼通過動滑輪提升h=10cm,其他數據從圖中讀取。請估算動滑輪的機械效率(g=10N/Kg)。
圖A:動滑輪的機械效率
任務早已明晰:把鉤碼提高10cm,完成任務要做的功(我們叫它有用功)是:
W有=G碼×h=1N×0.1m=0.1J
我們實際要做的功(我們叫它總功)是:
人的拉力除以拉繩子的距離:
W總=F×s=0.6N×0.2m=0.12J
我們在這一任務中多做了0.02J的功,它是如何回事呢?由于我們的目的是提物體,但這一過程不得不提起動滑輪,這0.02J的功剛好是提滑輪要做的功(我們叫它額外功):
0.2N×0.1m=0.02J
這么,這個動滑輪的機械效率是:
η=W有/W總=0.1J÷0.12J
=0.8333=83.3%
再來看一下降車架
如右圖:同樣把物體拉高h=10cm,其他數據從圖中讀取。估算滑車架的機械效率(g=10N/Kg)。
圖B:滑車架的機械效率
由于,此次的任務與上題相同,額外功誘因也是一樣的,借助里面的算法同樣得到該滑車架的機械效率是83.3%
來個難點兒的
上題中所得滑車架的機械效率是83.3%,但實際上這個滑車架的效率應當更低一些,由于實際額外功的誘因還沒有考慮機械本身的磨擦。本題假如考慮磨擦滑車架的實際機械效率是71.4%,所需其他數據從右圖中獲取,你能估算出我們拉繩午時克服的磨擦力是多大嗎?
圖C:滑車架的機械效率
任務不變,所以有用功不變:0.1J,它在總功中占比71.4%,由物理知識可得:
W總=W有÷η=0.1J÷71.4%=0.14J
這也就是說,假如有磨擦,完成同樣任務,我們總共要做功0.14J。
又由于:W總=F×s
按照滑車架的規律,物體下降0.1m用滑輪的機械效率,要把繩子拉出0.2m,所以人對繩子的拉力:
F=W總÷s=0.14J÷0.2m=0.7N
按照滑車架的規律:沒有磨擦時拉力應是物體與動滑輪總重的一半:
(1N+0.2N)÷2=0.6N
所以用滑輪的機械效率,考慮磨擦力后拉力為0.7N,這么磨擦力就是:
0.7N-0.6N=0.1N
完美!
怎樣樣,是不是一看就明白了!