При розрахунку роботи, виконаної за допомогою простого механізму, ми цікавилися тільки силою і здійсненим під дією сили переміщенням тіла. Знайдена таким способом робота отримується тільки в ідеальних умовах; її зазвичай називають корисною роботою.

На практиці реальна робота завжди більша від корисної. Так, використовуючи лом або візок для підйому і переміщення важкого предмета, наприклад, каменя, доводиться затрачати певне зусилля на підйом самого лома або переміщення візка і, отже, виконувати додаткову роботу. Використовуючи блок, необхідно виконати роботу з подолання сил тертя між блоком і мотузкою, піднімання мотузки, а в рухомому блоці — і самого блока.

Корисна робота будь-якого реального механізму завжди менша від його повної (або затраченої) роботи. Позначивши корисну роботу Ак, а повну Ап, можна записати

Ак < Ап.

Чим менша різниця між повною і корисною роботами механізму, тим менші у нього втрати енергії, тим ефективніше він працює. Для характеристики ефективності механізму користуються поняттям коефіцієнта корисної дії механізму (ККД). ККД позначають літерою η (грецька літера «ета»).

Багатовікова практика показала, що жодний з механізмів не дає виграшу в роботі.

«Золоте правило механіки»: скільки разів виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані.

Дайте відповідь на запитання

1. У чому полягає золоте правило механіки?

2. Що називають корисною роботою?

3. Що називають повною роботою?

4. Чи може корисна робота бути більшою за повну? Чому?

5. Що називають ККД механізму?

Поясніть

1. Чи може людина підняти саму себе за допомогою нерухомого блока?

2. Чому важко підніматися крутими сходами?

Приклади розв'язування задач

Задача 1. За допомогою рухомого блока масою 2 кг на висоту 5 м підняли вантаж масою 20 кг. Який ККД пристрою? 

Задача 2. При рівномірному переміщенні вантажу масою 15 кг по похилій площині динамометр, прикріплений до вантажу, показує силу 40 Н. Обчисліть ККД похилої площини, якщо її довжина 1,8 м, висота 30 см. 

Задачі

1. Відро з піском масою 24,5 кг піднімають за допомогою нерухомого блока на висоту 10 м, діючи на мотузку силою 250 Н. Обчисліть ККД установки.

2. Вантаж масою 1,2 кг учень рівномірно перемістив до вершини похилої площини, довжина якої 0,8 м і висота 0,2 м. При цьому переміщенні сила, яка була прикладена до вантажу, дорівнювала 5,4 Н. Який ККД похилої площини?

3. На яку висоту потрібно підняти край дошки довжиною 1,8 м, щоб витягти по ній вантаж масою 120 кг, прикладаючи силу 400 Н?

4. Підіймальний кран рівномірно піднімає вантаж масою 60 кг на висоту 50 м за 2 хв. Визначте потужність підіймального крана, якщо його ККД становить 80 %.

5. Двигун насоса має потужність 25 кВт і піднімає 100 м3 нафти на висоту 6 м за 8 хв. Визначте ККД нафтового насоса.

Мета роботи. 1. Закріпити навички вимірювання сил динамометром. 2. Навчитися експериментально визначати роботу. 3. Визначити ККД похилої площини.

Обладнання. 1. Гладенька дошка завдовжки 1-0,5 м або трибометр. 2. Штатив з муфтою і лапкою. 3. Динамометр. 4. Дерев’яний брусок. 5. Набір тягарців із масами по 100 г. 6. Лінійка або мірна стрічка.