提高機(jī)械效率的方法
提高機(jī)械效率的方法
機(jī)械效率是建立在有用功和總功的基礎(chǔ)上的。有用功是我們需要的，有價(jià)值的功。今天，學(xué)習(xí)啦小編為你帶來了提高機(jī)械效率的方法。
提高機(jī)械效率的方法是什么
由機(jī)械效率的概念和計(jì)算公式可知，機(jī)械效率由有用功和總功兩個(gè)因素共同決定，比較機(jī)械效率高低時(shí)不能只考慮其中一個(gè)因素，不能理解成“有用功多，機(jī)械效率就高”;或“總功多，機(jī)械效率就高(或低)”。應(yīng)理解為：當(dāng)總功一定時(shí)，機(jī)械所做的有用功越多或額外功越少，機(jī)械效率就越高;當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越少或額外功越少，機(jī)械效率就越高;當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越多或有用功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機(jī)械效率就越高。此外，還值得我們注意的是：一、機(jī)械效率與功率無關(guān)。雖然它們都是反映機(jī)械性能的物理量，但兩者是完全不同的概念。功率是表示物體做功快慢的物理量，它是由做功的多少和所需時(shí)間的長短兩個(gè)因素決定的。它們分別表示機(jī)械的不同性能，沒有必然的聯(lián)系;二、機(jī)械效率與機(jī)械是否省力無關(guān)。機(jī)械是否省力，是指動(dòng)力和阻力相比較而言，當(dāng)動(dòng)力比阻力小就省力，它與機(jī)械效率之間也沒有必然的聯(lián)系。
對(duì)滑輪組來說，影響因素主要有四個(gè)：物體的重力(G物)、動(dòng)滑輪的重力(G動(dòng)，包括動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù))、繩重和摩擦，其中物體的重力直接影響有用功，其余的直接影響額外功。若不計(jì)繩重和摩擦，則滑輪組機(jī)械效率的主要影響因素是物體的重力(G物)和動(dòng)滑輪的重力(G動(dòng)，包括動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù))，當(dāng)動(dòng)滑輪重一定時(shí)，被拉物體越重，機(jī)械效率越大;當(dāng)被拉物重一定時(shí)，所用動(dòng)滑輪越重(或動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多)，機(jī)械效率越小。所以，在分析機(jī)械效率的高低時(shí)，不能只看一個(gè)因素。
此外，滑輪組的機(jī)械效率與物體上升高度(h)和拉力移動(dòng)的距離(s)無關(guān)(因?yàn)閟=nh，最終s和h會(huì)被削掉)、與重物提升的速度和拉力移動(dòng)的速度無關(guān)、與細(xì)繩的繞線方法無關(guān)。
由此可見，提高機(jī)械效率的常用方法是：增大有用功或減少額外功。對(duì)滑輪組來說，提高機(jī)械效率的方法有：增加物重、減少動(dòng)滑輪的重力(如使用輕質(zhì)滑輪、減少動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)等)、減小機(jī)械自身零部件的摩擦(如給滑輪添加潤滑油等)、以及減小其它輔助用品的重力(如用質(zhì)量小的繩子、容器等)，在不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，可增加物重、減少動(dòng)滑輪的重力。
總之，為提高機(jī)械效率，我們?cè)谑褂脵C(jī)械時(shí)，總希望有用功在總功中所占比例越大越好，或者說額外功在總功中所占的比例越小越好。因此還要注意在實(shí)際應(yīng)用時(shí)選擇好適合的機(jī)械，千萬不要出現(xiàn)“用直升機(jī)吊木料到二樓家中”的現(xiàn)象。
增大機(jī)械效率的方法
1、有用功：定義：對(duì)人們有用的功。
公式：W有用=Gh(提升重物)=W總-W額=ηW總
斜面：W有用=Gh
2、額外功：定義：并非我們需要但又不得不做的功。
公式：W額=W總-W有用=G動(dòng)h(忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組)
斜面：W額=fL
3、總功：定義：有用功加額外功或動(dòng)力所做的功
公式：W總=W有用+W額=FS
4、機(jī)械效率：定義：有用功跟總功的比值。
公式：定滑輪：
動(dòng)滑輪：滑輪組：
5、有用功總小于總功，所以機(jī)械效率總小于1。通常用百分?jǐn)?shù)表示。某滑輪機(jī)械效率為60%表示有用功占總功的60%。
6、提高機(jī)械效率的方法：減小機(jī)械自重、減小機(jī)件間的摩擦。
7、機(jī)械效率的測量：
(1)原理：
(2)應(yīng)測物理量：鉤碼重力G、鉤碼提升的高度h、拉力F、繩的自由端移動(dòng)的距離S。
(3)器材：除鉤碼、鐵架臺(tái)、滑輪、細(xì)線外還需刻度尺、彈簧測力計(jì)。
(4)步驟：必須勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)使鉤碼升高，目的：保證測力計(jì)示數(shù)大小不變。
(5)結(jié)論：影響滑輪組機(jī)械效率高低的主要因素有：
?、賱?dòng)滑輪越重，個(gè)數(shù)越多則額外功相對(duì)就多。
?、谔嵘匚镌街?，做的有用功相對(duì)就多。
③摩擦，若各種摩擦越大做的額外功就多。
8、繞線方法和重物提升高度不影響滑輪機(jī)械效率
(1)當(dāng)總功一定時(shí)，機(jī)械所做的有用功越多，或額外功越少，機(jī)械效率就越高。
(2)當(dāng)有用功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越少，或額外功越少，機(jī)械效率就越高。
(3)當(dāng)額外功一定時(shí)，機(jī)械所做的總功越多，有用功在總功中所占的比例就越大，機(jī)械效率就越高。
機(jī)械效率的常見效率
噴氣推進(jìn)系統(tǒng)：16%-24%
起重機(jī)：40%-50%
內(nèi)燃機(jī)(汽油發(fā)動(dòng)機(jī))：22%-27%
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)：28%-30%
渦輪水泵：60%-80%
滑輪組：50%-70%
電動(dòng)機(jī)：70%
火箭：49%~52%
滑輪組機(jī)械效率影響因素
比如滑輪組的機(jī)械效率，影響它的最主要的因素是物重，其次才是滑輪重、繩重和摩擦。無論你用同一滑輪組吊起一根繡花針或一個(gè)重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)滑輪的重物，你都需要把動(dòng)滑輪舉上去，還要克服繩重與摩擦，前者額外功遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有用功，其機(jī)械效率幾乎為零，后者額外功在總功中占的比值就小得多，所以物重越大，機(jī)械效率就越高。
主要因素：物體重力一定時(shí)，動(dòng)滑輪越重，機(jī)械效率越低，動(dòng)滑輪重一定時(shí)，物體重力越大，機(jī)械效率越高。
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