Номер 1, страница 196 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. Параграф 58. Коэффициент полезного действия механизма. Глава 4. Работа и мощность. Энергия - номер 1, страница 196.

Условие.

1. Чем полезная работа отличается от затраченной?

Решение.

Решение 2.

Чем полезная работа отличается от затраченной?

В механике при использовании любого механизма (рычага, блока, наклонной плоскости и т.д.) различают два вида работы — полезную и затраченную. Их фундаментальное различие состоит в том, на что именно расходуется энергия, приложенная к механизму.

Полезная работа ($A_{полезная}$) — это работа, которая совершается для выполнения основной, целевой задачи, ради которой и применяется механизм. Например, если мы используем кран для подъема бетонной плиты, то полезная работа — это работа по преодолению силы тяжести и подъему именно этой плиты на нужную высоту. Она рассчитывается как работа, совершённая против силы, действующей на сам объект (например, силы тяжести):
$A_{полезная} = P \cdot h = mgh$
где $P$ — вес поднимаемого груза, $m$ — его масса, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота подъема.

Затраченная работа ($A_{затраченная}$), также называемая полной работой, — это вся работа, совершаемая внешней силой, которую прикладывают к механизму, чтобы он действовал. Эта работа включает в себя не только полезную работу, но и работу по преодолению всех сопутствующих сил сопротивления: трения в осях и шарнирах механизма, сопротивления воздуха, деформации самого механизма и т.д. Таким образом, затраченная работа — это полные энергетические расходы. Она вычисляется как работа приложенной силы $F$ на пути $s$:
$A_{затраченная} = F \cdot s$

Ключевое отличие и соотношение между ними можно выразить так: затраченная работа всегда больше полезной работы в любом реальном механизме. Разница между ними — это работа, которая теряется, то есть превращается в тепловую энергию из-за трения и других сопротивлений ($A_{потерь}$).
$A_{затраченная} = A_{полезная} + A_{потерь}$

Это соотношение является основой для вычисления коэффициента полезного действия (КПД), обозначаемого буквой $\eta$ (эта). КПД показывает, какая часть затраченной работы была преобразована в полезную, и является главной характеристикой эффективности любого механизма или машины.
$\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \cdot 100\%$
Поскольку в реальности всегда есть потери ($A_{потерь} > 0$), КПД всегда строго меньше 100%. Равенство $A_{затраченная} = A_{полезная}$ и КПД = 100% было бы возможно только в гипотетическом «идеальном» механизме без трения и других потерь.

Ответ: Полезная работа — это та часть общей работы, которая идет на выполнение целевой задачи (например, подъем груза). Затраченная работа — это вся работа, совершаемая приложенной силой, которая включает в себя и полезную работу, и неизбежную работу по преодолению сил сопротивления (трения и т.д.). Вследствие потерь энергии на трение, затраченная работа в реальных условиях всегда больше полезной.