Естествознание

Немного порассуждаем. Допустим, мы отдыхаем на даче, и нам нужно принести из колодца воды. Мы опускаем в него ведро, зачерпываем воду и начинаем поднимать. Не забыли, какова наша цель? Правильно: достать из колодца воду. Но взгляните на рисунок: мы поднимаем не только воду, но и само ведро, а также тяжелую цепь, на которой оно висит.

Двухцветная стрелка на рисунке символизирует, что наряду с полезной работой по подъему воды мы совершаем и бесполезную работу - подъем ведра и цепи. Разумеется, без них мы не смогли бы достать воду, однако с точки зрения конечной цели действия их вес вредит нам. Если бы он был меньше, полная совершенная работа тоже была бы меньше, и нам было бы легче.

Перейдем к количественному изучению этих работ - введем физическую величину "коэффициент полезного действия". Для этого решим задачу. Яблоки, отобранные для переработки на сок, грузчик высыпает из корзин в кузов. Масса корзины 2 кг, а яблок в ней - 18 кг. Чему равна доля полезной работы грузчика от его полной работы?

Решение. Полной работой грузчика является погрузка яблок. Она складывается из подъема самих яблок и подъема корзин. Поднятие яблок - полезная работа, а поднятие корзин - бесполезная, потому что их нужно опускать или хотя бы сбрасывать вниз.

Воспользовавшись формулой A = F · l, запишем равенства:

Aполезн = Fя · lя = mя g · h Aбесполезн = Fк · lк = mк g · h.

Здесь Fя - сила, с которой руки поднимают вверх яблоки, а Fк - сила, с которой руки поднимают вверх саму корзину. Эти силы равны силам, с которыми Земля притягивает эти тела.

Полная работа складывается из двух работ, поэтому равна сумме:

Aполн = Aполезн + Aбесполезн = mя g h + mк g h.

В задаче нас просят вычислить долю полезной работы грузчика от его полной работы. Сделаем это.

В физике такие доли принято выражать в процентах и обозначать греческой буквой "h" (читается: "эта"). В итоге получим:

h = 0,9 = 0,9 · 100 % = 90 %.

Это число показывает, что из 100 % (полной работы грузчика) доля его полезной работы составляет 90 %. Задача решена.

Величина, равная отношению полезной работы к полной совершенной, в физике имеет собственное название: КПД - коэффициент полезного действия. Он вычисляется по следующей формуле.

h -
КПД (коэффициент
полезного действия)

После вычисления значения КПД по этой формуле полученное знчение принято умножать на 100 %. И наоборот: для подстановки значения КПД в эту формулу его значение нужно перевести из процентов в обычную десятичную дробь.