Формула ⚠️ полезной работы в физике для КПД: как найти, формула

Содержание:

• 
  Понятие КПД (коэффициента полезного действия)
  • 
    Применение в различных сферах физики

• 
  Какой буквой обозначается, единицы измерения
• 
  Физическая формула КПД
• 
  Примеры расчета КПД

Содержание

• 
  Понятие КПД (коэффициента полезного действия)
  • 
    Применение в различных сферах физики

• 
  Какой буквой обозначается, единицы измерения
• 
  Физическая формула КПД
• 
  Примеры расчета КПД

Выбирая техническое устройство, всегда обращают внимание на эффективность его работы. Иными словами, насколько высока энергоэффективность. Получить ответ на этот вопрос можно, если произвести вычисление коэффициента его полезного действия. Тогда становится понятным, насколько затраченные усилия будут обеспечивать полезный результат работы.

Понятие КПД (коэффициента полезного действия)

Термин «КПД» широко используется не только среди профессионалов, но и в быту. Под ним понимают, насколько совершенная работа превышает полезную, т.е. ту, ради которой механизм или прибор приобретается.

Учеными разработана специальная формула, из которой следует, что КПД всегда меньше единицы. Чтобы рассчитать коэффициент, нужно полезную работу, выраженную в Джоулях, разделить на энергию, которая затрачена на эту работу. Поскольку энергия также выражается в Джоулях, конечная расчетная величина безразмерна.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Источник: mashintop.ru

Объяснить бытовым языком данное понятие можно так: энергия, выделяемая от плиты, на которой должен закипеть чайник, расходуется не только на его нагревание. Она должна нагреть саму посудину, воздух вокруг нее, сам нагревательный элемент. И только ее часть будет расходоваться на передачу воде. Чтобы сориентироваться, насколько долго будет закипать чайник одного объема на различного вида печах, нужно знать их КПД.

В поисках наиболее эффективного прибора не стоит стремиться к единице. Такого не бывает. Например, КПД атомной электростанции примерно равно 35%.

Происходит это по двум причинам:

1. Исходя из закона сохранения энергии, получить больше работы, чем затрачено энергии, невозможно.
2. Любая работа сопровождается определенными потерями, будь-то нагревание тары или преодоление сил трения при движении по поверхности.

Термин КПД применим практически к каждому процессу, в котором имеется затраченная и полезная работа.

Применение в различных сферах физики

Характеризуя КПД, следует учитывать, что он не является константой, поскольку в каждом случае свои особенности энергозатрат. С другой стороны, он не может быть установлен изолированно от конкретных процессов. Если рассмотреть работу электродвигателя, величина его КПД сложится исходя из преобразования энергии тока в механическую работу.

В данном случае КПД рассматривается не как соотношение полезной и общей работы, а как соотношение отдаваемой мощности и подводимой к рабочему механизму.

В формулу (η=P₂/P₁) должны быть включены P₁ – первичная мощность и P₂ – мощность прибора.

В качестве первого примера выведем формулу КПД для варианта определения с величинами работы и затраченной энергии (формула для определения КПД теплового двигателя). Условными обозначениями в ней будут являться:

Ап – работа полезная;

• Q₁ – количество энергии (или тепла), полученной от нагревающего устройства;
• Q₂ – количество энергии (или тепла), отданное в процессе деятельности;
• Q₁ – Q₂ – та энергия (или тепло), которая пошла на процесс.

В итоге получится выражение:

Теперь выразим формулу через соотношение мощностей. Условные обозначения следующие:

Р_отд – полезная (эффективная) мощность;

Р_подв – номинальная мощность.

Формула будет выглядеть так:

Если затрата или передача энергии происходит неоднократно, общий КПД равен сумме КПД на каждом участке процесса:

Какой буквой обозначается, единицы измерения

В вышеприведенной формуле искомая величина коэффициента полезного действия обозначается буквой η, которая произносится «эта».

Для упрощения понимания величины, КПД чаще выражается в процентах.

Физическая формула КПД

С учетом изложенных выше особенностей и необходимости выражения результата в %, физические формулы приобретают усовершенствованный внешний вид:

или

Примеры расчета КПД

Формула применяется для расчетов коэффициентов машин различного типа.

Задача 1

Имеется 10 кг дров, теплота сгорания которых составляет 95 Дж/кг. При их сгорании в помещении объемом 75 м3 установилась температура 22оС (допускаем, что удельная теплоемкость воздуха равна 1,3 кДж/ кгхград).

Решение состоит из нескольких действий:

1. 1300 Дж умножить на 75 (объем) и 22 (температуру). Получаем 2 145 кДж. Это то тепло, выраженное в кДж, которое поступило в воздух помещения.
2. 10700000Дж умножаем на 10 (количество дров) =10х107 кДж.
3. При делении полезного тепла и полного, выработанного обогревателем, получаем значение 2,5%. Это говорит о низкой эффективности прибора и большой затрате дров и необходимости внесения конструктивных изменений, например, оборудования возможности дымоходам нагревать не только воздух, но и предметы в помещении.

Задача 2

В доме установлен электробойлер объемом 80 литров. Нагревательный элемент имеет мощность 2 кВт. Было замечено, что для нагревания воды от 12^оС до 70^оС уходит 3 часа. Нужно определить КПД прибора.

Дополнительные данные: плотность воды составляет 1000 кг/м³, ее теплоемкость – 4200 Дж/кг*^оС.

Решать задачу нужно по формуле:

\(\eta=Q_{пол}\div Q_{зат}\times100\%\)

\(Q_{зат}=N\times t=10800(сек)\)

\(Q_{пол}=c\times m\times(T_2-T_1)\)

\(m=\rho\times V\)

\(T_1=12\) ^oC

\(T_2=70\) ^oC

Конечная формула:

\(\eta=(c\times\rho\times V\times(T_2-T_1)\div N\times t)\times100\%=90\%\)

Задача 3

Температура воды, налитой в котел паровой машины, составляет 160^оС. Температура холодильника – 10^оС. Коэффициент полезного действия машины – 60%. В топке сжигается 200 кг угля. Его удельная теплота сгорания – 2,9 • 107 Дж/кг. О какой максимальной работе может идти речь для данной машины?

Решение следующее. А_макс возможна для идеальной тепловой машины, которая функционирует по циклу Карно. Ее КПД равно (Т₁-Т₂)/Т₁. В этой формуле Т₁ и Т₂ – температуры нагревателя, холодильника.

Определяем КПД, пользуясь формулой: \( \eta\;=\;A\div Q_1\). В этой формуле А – работа тепловой машины, Q₁ – теплота, полученная от нагревателя. С другой стороны, она равна \(\eta_1\times m\times q\).

\(Q_1\;=\;\eta_1\times m\times q\)

\((T_1-T_2)\div T_1=A\div\eta_1\times m\times g\)

Итоговая формула:

\(А\;=\;\eta_1\times m\times q\times(1\;-\;Т_2\div Т_1)\)

Подставив значение, получаем ответ: 1,2*109 Дж.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 3.50 (Голосов: 2)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Поиск по содержимому

Коэффициент полезного действия ?, формула КПД в физике. Как найти КПД⚡

Автор Даниил Леонидович На чтение 7 мин. Просмотров 44.2k. Опубликовано 18 ноября
Обновлено 22 января

Содержание

1. Что такое КПД
2. Примеры расчета КПД
3. Единицы измерения
4. От чего зависит величина КПД
5. Как обозначается
6. Символ, обозначающий КПД
7. Мощность и КПД
8. Формула работы в физике
9. Это интересно

Что такое КПД

Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.

Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину. КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.

Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха — 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные — окна, двери и т.д.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.

А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.

Как обозначается

В русских учебниках обозначается двояко. Либо так и пишется – КПД, либо обозначается греческой буквой η. Эти обозначения равнозначны.

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.

Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Это интересно

Наукой обосновано, что коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы. Это связано со вторым началом термодинамики.

Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:

• гидроэлектростанций 93-95%;
• АЭС – не более 35%;
• тепловых электростанций – 25-40%;
• бензинового двигателя – около 20%;
• дизельного двигателя – около 40%;
• электрочайника – более 95%;
• электромобиля – 88-95%.

Наука и инженерная мысль не стоит на месте. постоянно изобретаются способы, как уменьшить теплопотери, снизить трение между частями агрегата, повысить энергоэффективность техники.

Что это означает в экономике, формула для ее измерения

Что такое эффективность?

Термин «эффективность» относится к пиковому уровню производительности, при котором используется наименьшее количество входных данных для достижения максимального результата. Эффективность требует сокращения количества ненужных ресурсов, используемых для получения заданного результата, включая личное время и энергию.

Эффективность — это измеримое понятие, которое можно определить, используя отношение полезной продукции к общему объему затрат. Повышенная эффективность сводит к минимуму потери ресурсов, таких как физические материалы, энергия и время , при достижении желаемого результата.

Основные выводы

• Эффективность возникает, когда вы сокращаете количество отходов для производства определенного количества товаров или услуг.
• Вы можете измерить эффективность, разделив общий выпуск на общий ввод.
• Существует несколько различных типов эффективности, включая экономическую эффективность, рыночную эффективность и операционную эффективность.
• Эффективность является важным атрибутом, потому что все ресурсы ограничены.
• Вы можете измерить эффективность своих инвестиций, используя показатель рентабельности инвестиций.

Эффективность

Понимание эффективности

Термин «эффективность» можно определить как способность достигать конечной цели практически без потерь, усилий или энергии. Быть эффективным означает, что вы можете достичь своих результатов, используя имеющиеся у вас ресурсы наилучшим образом. Проще говоря, что-то эффективно, если ничего не тратится впустую и все процессы оптимизированы. Это включает в себя использование денег, человеческого капитала, производственного оборудования и источников энергии.

Эффективность может использоваться различными способами для описания различных процессов оптимизации. Таким образом, анализ эффективности может помочь снизить затраты и увеличить прибыль. Например:

• Корпорации могут измерять эффективность своего производственного процесса, что может помочь им сократить расходы при одновременном увеличении производительности, что может привести к увеличению продаж и доходов.
• Потребители могут приобретать энергосберегающие приборы, чтобы сократить свои счета за электроэнергию и сократить выбросы парниковых газов.
• Инвесторы могут определить эффективность своих инвестиций, используя рентабельность инвестиций (ROI), которая показывает рентабельность инвестиций относительно их стоимости.

Как отмечалось выше, эффективность поддается измерению и может быть выражена в виде отношения или процента. Вы можете измерить его, используя следующую формулу:

Эффективность = Выход ÷ Вход

Выход (или выход работы) – это общий объем полезной работы, выполненной без учета отходов и брака. Если вы хотите выразить эффективность в процентах, просто умножьте коэффициент на 100.

Эффективность измеряет любую производительность, при которой используются минимальные входные данные для получения максимального количества выходных данных. Проще говоря, вы эффективны, если получаете больше, используя меньше.

Типы эффективности

Эффективность можно разделить на множество различных категорий. Мы обрисовали в общих чертах некоторые из ключевых типов ниже, включая экономическую эффективность, рыночную эффективность и операционную эффективность.

Экономическая эффективность

Экономическая эффективность относится к оптимизации ресурсов для наилучшего обслуживания каждого человека в этом экономическом состоянии. Никакой установленный порог не определяет эффективность экономики, но индикаторы включают товары, поставляемые на рынок с наименьшими возможными затратами, и труд, обеспечивающий максимально возможную производительность.

Эффективность рынка

Рыночная эффективность описывает, насколько хорошо цены интегрируют доступную информацию. Это означает, что рынки эффективны, когда вся информация уже включена в цены. Обыграть рынок невозможно, так как нет доступных недооцененных или переоцененных ценных бумаг.

Эффективность рынка была формализована в 1970 году экономистом Юджином Фамой, чья гипотеза эффективного рынка (EMH) утверждает, что инвестор не может превзойти рынок. Фама также заявил, что рыночных аномалий не должно быть, потому что они будут немедленно устранены арбитражем.

Операционная эффективность

Операционная эффективность измеряет, насколько хорошо получена прибыль в зависимости от операционных затрат. Чем выше операционная эффективность, тем прибыльнее фирма или инвестиции. Это связано с тем, что предприятие может получать больший доход или прибыль при тех же или меньших затратах, чем альтернатива. На финансовых рынках операционная эффективность достигается за счет снижения транзакционных издержек и сборов.

Исторический взгляд

Прорывы в экономической эффективности часто совпадают с изобретением новых инструментов, дополняющих труд, в том числе:

• Хомут, который перераспределяет вес на спине лошади, чтобы она могла нести большие нагрузки без перегрузки
• Паровые двигатели и автомобили, появившиеся во время промышленной революции, которые позволили людям путешествовать на большие расстояния за меньшее время и способствовали повышению эффективности путешествий и торговли
• Более дешевые и эффективные источники энергии, такие как ископаемое топливо

Мы также видели появление эффективности во времени. Рассмотрим фабричную систему, в которой каждый участник сосредотачивается на одной задаче в производственной линии. Эта система увеличила производительность, сэкономив время.

Многие ученые разработали методы оптимизации выполнения конкретных задач. Одним из известных примеров является роман Фрэнка Банкера Гилбрета-младшего и Эрнестин Гилбрет Кэри « дешевле на дюжину ». В книге Гилбрет-младший разрабатывает системы, позволяющие максимально эффективно выполнять даже самые обыденные задачи, такие как чистка зубов.

Влияние эффективности

Эффективность является важным атрибутом, потому что все ресурсы ограничены. Время, деньги и сырье ограничены, и важно экономить их, сохраняя при этом приемлемый уровень выпуска продукции.

Эффективное общество способно лучше служить своим гражданам и функционировать конкурентоспособно. Товары, произведенные эффективно, продаются по более низкой цене. Достижения в результате повышения эффективности способствовали повышению уровня жизни, например, снабжение домов электричеством, водопроводом и предоставление людям возможности путешествовать.

Эффективность уменьшает голод и недоедание, потому что товары транспортируются дальше и быстрее. Повышение эффективности также позволяет повысить производительность за более короткий промежуток времени.

Пример эффективности

Индустрия 4.0 — это четвертая промышленная революция, характеризующаяся цифровизацией. Заводские процессы, производство и сфера услуг стали более эффективными благодаря более мощным компьютерам, облачным вычислениям, промышленному Интернету вещей (IoT), анализу данных, робототехнике, искусственному интеллекту и машинному обучению.

Например, аналитику данных можно применять в промышленных условиях, чтобы информировать руководителей фабрик или заводов о необходимости технического обслуживания или замены оборудования. Это профилактическое обслуживание может существенно снизить эксплуатационные расходы.

Как рассчитать эффективность?

Эффективность может быть выражена в виде отношения по следующей формуле: Выход ÷ Вход.

Выход, или результат работы, — это общий объем полезной работы, выполненной без учета отходов и порчи.

Вы также можете выразить эффективность в процентах, умножив коэффициент на 100.

Что такое эффективность распределения?

Аллокационная эффективность возникает на эффективном рынке. Именно здесь капитал распределяется наилучшим образом, чтобы принести пользу каждой участвующей стороне. Это позволяет равномерно распределять товары и услуги, финансовые услуги и другие ключевые элементы среди потребителей, предприятий и других организаций, чтобы их можно было использовать наилучшим образом. Аллокационная эффективность, которую также называют распределенной эффективностью, способствует принятию решений и экономическому росту.

Что такое пиковая эффективность?

Пиковая энергия — это наивысший уровень эффективности, которого вы можете достичь. Такая эффективность возникает, когда весь капитал, ресурсы и отдельные участники правильно распределены и полностью функционируют в меру своих возможностей. Например, пик экономической эффективности достигается, когда экономика продуктивна и уровень жизни граждан высок.

Что такое энергоэффективность?

Энергоэффективность возникает, когда вы используете меньше энергии для достижения того же результата. Энергоэффективность снижает потери энергии и выбросы парниковых газов, а также потребность в энергии. Это также помогает сократить счета и общие расходы, используя новые и более эффективные способы потребления энергии.

Например, потребители могут приобретать энергосберегающие приборы, чтобы сократить свои счета за электроэнергию, а корпорации могут заменять старое производственное оборудование новым, более эффективным, чтобы увеличить производительность и снизить производственные затраты.

Что является мерой эффективности инвестиций?

Мерой эффективности инвестиций является их окупаемость. Именно так инвесторы и финансовые профессионалы измеряют, насколько эффективно инвестиции приносят прибыль. Этот показатель также можно использовать для сравнения одной инвестиции с другой или несколькими инвестициями определенного класса, например взаимными фондами, инвестирующими в один и тот же класс активов. ROI можно выразить как коэффициент, разделив доходность инвестиций на их стоимость. Его также можно выразить в процентах, умножив результат на 100.

Итог

Когда вы эффективны, это означает, что вы можете достичь своих целей с минимальными затратами денег и усилий, не производя при этом слишком много отходов. По сути, вы используете очень мало, чтобы получить максимально возможный результат.

Эффективность важна как для бизнеса, так и для частных лиц. Эффективно работающие предприятия могут сократить свои расходы и повысить прибыль. Точно так же потребители, которые делают выбор, чтобы стать более эффективными, например, выбирают энергоэффективные приборы или инвестиции, которые приносят наибольшую возможную отдачу при удовлетворении их инвестиционных потребностей, в конечном итоге экономят деньги и зарабатывают больше в долгосрочной перспективе.

Если вам нужны доказательства, просто используйте формулу, указанную выше, и используйте ее в качестве руководства, которое поможет вам принять некоторые важные решения о вашем финансовом здоровье.

Как рассчитать эффективность работы

Обновлено 20 сентября 2019 г.

Автор S. Hussain Ather использует вложенный в него труд. Формула эффективности работы поможет вам количественно оценить это и оценить эффективность любой машины.

Формула эффективности работы

Формула для расчета эффективности работы представляет собой отношение выхода к входу , выраженное в процентах. Для машины вы можете определить работу, вложенную в машину, в зависимости от того, как работает машина. Как правило, вы можете рассчитать работу, умножив силу на расстояние для движения.

Убедитесь, что вы правильно рассчитали ввод и вывод машины или объекта, который выполняет работу, а также учитываете другие факторы, такие как человек, управляющий машиной.

Формула эффективности работы: эффективность = выход / вход , и вы можете умножить результат на 100, чтобы получить эффективность работы в процентах. Это используется в различных методах измерения энергии и работы, будь то производство энергии или эффективность машины.

Пример расчета эффективности работы

Канат шкива, который тянет 10-фунтовый груз на 1 фут от земли из-за того, что человек прикладывает силу 6 фунтов, чтобы тянуть канат шкива на 2 фута, имеет указанные входную и выходную силы. Человеческая сила, вложенная сила, выполняет 6 фунтов на 2 фута работы, или 12 футо-фунтов работы. Движение машины, выходная сила, составляет тогда 10 фунтов на 1 фут работы или 10 фут-фунтов работы.

В этом случае эффективность работы представляет собой отношение выпуска к затратам в процентном выражении. Это будет 10/12 или 0,83. Умножьте это на 100, чтобы перевести в проценты, что даст эффективность работы 83 процента.

Work Efficiency Definition Physics

Отношение объема работы к затратам используется в качестве меры эффективности во многих областях физики и техники. Исследователи считают полезным описывать процент продуктов и расходных материалов для процесса, чтобы определить, как сохранить энергию, мощность или другие ограниченные количества.

Определение отношения выходных данных к входным дает вам представление о том, насколько эффективны система, процесс, метод, конвейер или что-то еще, что используется.

При анализе термодинамики тепловых двигателей, например, полезная выходная мощность, которую тепловая машина, такая как тепловая машина Карно, может измерять в качестве выходной мощности работы, которую двигатель может выполнить, при использовании высокотемпературного тепла, используемого двигателем в качестве входного.

Формула эффективности работы на практике

Физики и инженеры используют эффективность работы при определении того, насколько продуктивны и энергосберегающие процессы для электрических цепей (электрический КПД), тепловых двигателей (тепловой КПД), радиоактивных процессов (радиационный КПД), других процессов в том числе квантовая механика (квантовая эффективность).