第三节 机械效率的探究
一、功的分类
1. 总功:当使用机械时,动力对机械所做的功被称作总功,通常以 W总 来表示。
2. 有用功:机械对物体所施加的功,或者说是对人类具有实际意义的功,被定义为有用功,以 W有用 来标识。
比如,当利用滑轮组提起重物时,需要克服重力所做的功便属于有用功的范畴;同样,若滑轮组使物体在水平面上移动,需克服物体与平面间的摩擦力所做的功,也属于有用功。
3. 额外功:使用机械时,机械必须克服其自身的重力和摩擦力所做的功即为额外功。尽管这些功对于人类来说没有实际用处,但却是机械运作中不可避免的部分。
例如,在使用滑轮组时,需要克服动滑轮的重量、绳索的重量以及滑轮组各部分间的摩擦力所做的功,这些都是额外功。同样地,当使用斜面时,需要克服斜面与物体间的摩擦力所做的功也属于额外功。
这三者之间的关系是:总功等于有用功与额外功之和。
二、机械效率的物理含义
1. 机械效率的定义:当利用机械做功时,有用功与总功的比值被称为机械效率。
2. 表示方法及计算公式:通常以百分数的形式表示,并使用希腊字母η来表示机械效率。计算公式为:η = (W有用 / W总) × 100%。
三、影响机械效率的因素及提高方法
2. 当机械装置不变时,通过改变有用功也可以调整机械效率。例如,增加被提升物体的重量以增大有用功,从而使机械在满载的情况下工作,这也可以提高机械效率。