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机械效率|有用功|机械效率公式

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机械效率概念

通过对滑轮组的分析,我们发现了这样的问题:滑轮组能省力却不能省功,反而因为把物体升高的同时,还把动滑轮升高了。

把动滑轮升高的功,是没有必要做的,或者我们不希望有这样额外做的功。

实际上借助任何简单机械,我们都不可能省功,反而还要做额外功。什么是额外功呢?这是我们机械效率要学习的内容。

有用功的概念

有用功是指对人们必须要做的,有价值的功。

比如说,我们要把某100N的重物提起3m,有用功就是:

W=300J;

实际上我们可能借助斜面、杠杆、滑轮、滑轮组等机械来完成这个功,实际所做的功与有用功往往是存在差异的。

额外功的概念

额外功是不用做,而不得不做的功。

还是上面的案例,我们要把某100N的重物提起3m;如果我们使用一个50N的动滑轮来完成,那么我们在做W=300J的同时,还把50N的动滑轮提起来了3m。

提起动滑轮的功:

W=150J;

虽然我们不希望做这些额外功,可是不得不做。

机械效率

使用机械做功时,有用功W跟总功W的比值,叫做机械效率η,即:

η=W/W

滑轮组的机械效率

滑轮组的机械效率

机械效率的定义是:

使用机械做功时,有用功W跟总功W的比值,叫做机械效率η,即:

η=W/W

如果将重力为G的物体提升高度为h,那么显而易见有用功为W=Gh

而总功为W=Fs

因此机械效率η=W/W=Gh/Fs

由于s=nh,且nF=G+G

带入上述公式可得

η=G/(G+G

由此公式可知,提高滑轮组的机械效率,需要采用重力较小的动滑轮。

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