Важіль у фізиці. Формула для визначення ККД важеля. Приклад завдання

Будь-яка машина чи механізм, що створені людиною, покликані виконувати корисну роботу. Для її здійснення потрібно затратити енергію. Питання співвідношення витраченої і корисної роботи розглянемо на прикладі визначення ККД важеля.

Про важелі

Важелем називають будь-простий механізм, який служить для перетворення сили за величиною і напрямком. Він складається з балки і опори, в загальному випадку має два плеча. На кожне з плечей надає дію сила. Обидві сили прагнуть повернути плечі в протилежних напрямках. Тому одна з них завжди здійснює роботу проти іншої.

Важіль дозволяє виграти у дорозі або в силі, при цьому буде спостерігатися програш в силі або в дорозі відповідно. Головна формула важеля, яка описує рівновагу його плечей, вказана нижче:

F/R = dR/dF.

Тут сила F здійснює роботу проти ваги вантажу R, діючи на плече довжиною dF. Вантаж знаходиться на плечі довжиною dR. Формула відображає зворотну пропорційність між відносинами сил і плечей.

Наступний момент. Коли плечі починають переміщатися, то одне з них піднімається на висоту h1, інше ж-опускається на висоту h2. Оскільки кут повороту плечей буде однаковий, то, за відсутності інших сил, вище формулу можна переписати так:

F/R = h1/h2.

Далі ця формула буде використовуватися для визначення ККД важеля.