Номер 2, страница 216 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какую работу называют полезной?

1. «Золотое правило» механики – это фундаментальный принцип, который гласит, что при использовании любого простого механизма (рычаг, блок, наклонная плоскость и т.д.) невозможно получить выигрыш в работе. Выигрывая в силе, мы во столько же раз проигрываем в расстоянии, и наоборот, выигрывая в расстоянии, мы проигрываем в силе.

В идеальном случае, когда можно пренебречь силами трения и весом самого механизма, работа, совершаемая приложенной силой (затраченная работа $A_з$), равна работе по перемещению груза (полезная работа $A_п$):

$A_з = A_п$

Поскольку работа является произведением силы на расстояние, это равенство можно записать в виде:

$F_1 \cdot s_1 = F_2 \cdot s_2$

где $F_1$ – приложенная сила, $s_1$ – расстояние, которое проходит точка приложения этой силы, $F_2$ – сила, с которой механизм действует на груз (например, сила тяжести груза), а $s_2$ – расстояние, на которое перемещается груз.

Из этой формулы следует, что отношение сил обратно пропорционально отношению расстояний: $\frac{F_2}{F_1} = \frac{s_1}{s_2}$. Это и есть математическое выражение «золотого правила»: во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

В реальных условиях всегда существуют потери энергии на преодоление трения и перемещение частей самого механизма, поэтому затраченная работа всегда больше полезной ($A_з > A_п$). «Золотое правило» является следствием закона сохранения энергии.

Ответ: «Золотое правило» механики заключается в том, что ни один простой механизм не дает выигрыша в работе. Во сколько раз он дает выигрыш в силе, во столько же раз он дает проигрыш в расстоянии.

2. Полезной работой ($A_п$) называют ту часть полной (или затраченной) работы, которая идет на выполнение основной цели, ради которой используется механизм или совершается действие.

Например:

• При подъеме груза с помощью крана полезной работой будет работа по преодолению силы тяжести самого груза: $A_п = mgh$. Работа же по подъему крюка, тросов, а также работа по преодолению сил трения в механизмах крана не является полезной.
• При движении автомобиля полезной работой является работа по преодолению сил сопротивления воздуха и трения качения (если движение равномерное). Работа, которая превращается в тепло в двигателе и трансмиссии, является потерями.

Полезная работа всегда является лишь частью полной (затраченной) работы ($A_з$), которую совершает приложенная сила. Полная работа, помимо полезной, включает в себя и бесполезную работу (потери), то есть работу по преодолению вредных сил сопротивления, например, трения:

$A_з = A_п + A_{потерь}$

Из-за неизбежных потерь полезная работа всегда меньше затраченной ($A_п < A_з$). Отношение полезной работы к полной затраченной работе называется коэффициентом полезного действия (КПД) механизма:

$\eta = \frac{A_п}{A_з} \cdot 100\%$

Ответ: Полезная работа — это работа, совершаемая для достижения основной цели использования механизма (например, работа по подъему груза), без учета работы по преодолению сил трения и перемещению частей самого механизма.