Номер 1, страница 134 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Работа, мощность, энергия. Параграф 36. Коэффициент полезного действия. Темы докладов - номер 1, страница 134.

Условие.

Решение.

1. Механизмы с идеальным КПД.

Механизм с идеальным коэффициентом полезного действия (КПД) — это теоретическая, или идеализированная, модель механизма, у которого КПД равен 100% (или 1). Это означает, что вся затраченная на приведение механизма в действие работа ($ A_{затраченная} $) полностью преобразуется в полезную работу ($ A_{полезная} $), без каких-либо потерь энергии.

Коэффициент полезного действия, обозначаемый греческой буквой эта ($ \eta $), определяется как отношение полезной работы к полной затраченной работе:
$ \eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} $
Для идеального механизма выполняется равенство $ A_{полезная} = A_{затраченная} $, следовательно, его КПД $ \eta = 1 $, или 100%.

Условием для существования такого механизма является полное отсутствие потерь энергии. В реальном мире это недостижимо, так как всегда существуют факторы, приводящие к диссипации (рассеиванию) энергии. Основными причинами потерь являются:
1. Силы трения. Трение между движущимися частями механизма и трение о среду (например, воздух или воду) преобразуют часть механической энергии в тепловую.
2. Деформация деталей. Ни одно тело не является абсолютно твердым. При работе части механизма деформируются, на что расходуется энергия.
3. Нагрев. Помимо трения, нагрев может происходить из-за внутренних процессов в материалах.
4. Звуковые и вибрационные потери. Работающий механизм создает шум и вибрации, которые уносят часть энергии.

Из-за этих неустранимых потерь КПД любого реального механизма всегда строго меньше 100%.

Понятие идеального механизма является важной физической моделью. Оно используется для упрощения анализа работы простых механизмов (таких как рычаг, блок, наклонная плоскость) и для формулировки "золотого правила механики": "Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии". Для идеального механизма это правило выполняется в виде точного равенства. В реальности же выигрыш в силе всегда несколько меньше, чем проигрыш в расстоянии, из-за потерь энергии.

Таким образом, создание механизма с идеальным КПД, как и вечного двигателя, невозможно, так как это противоречит фундаментальным законам природы, в частности второму началу термодинамики.

Ответ: Механизм с идеальным КПД — это гипотетический механизм, у которого отсутствует потеря энергии на трение и другие побочные процессы, в результате чего вся затраченная работа преобразуется в полезную работу. Его КПД равен 100%. Такие механизмы не существуют в реальности, но их модель используется в физике для упрощения расчетов и демонстрации фундаментальных принципов, таких как "золотое правило механики".