КПД механизмов

Почему ни один реальный механизм не отдаёт всю вложенную энергию.

КПД (коэффициент полезного действия) — отношение полезной работы к затраченной, выраженное в процентах.

Идеальных механизмов не бывает: часть энергии всегда уходит на трение, нагрев, преодоление сопротивления. КПД показывает, какая доля затраченной энергии пошла «в дело».

Формула

$$ \eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \cdot 100\% $$

КПД всегда меньше 100% (для реальных систем). Через мощности формула выглядит так же: $\eta = P_{полезная} / P_{затраченная} \cdot 100\%$.

Как решать задачи

Задача: «Подъёмник поднимает груз весом 800 Н на высоту 5 м, затрачивая энергию 5000 Дж. Найдите КПД». Полезная работа — это работа по подъёму груза: $A_{пол} = F h$.

F = 800.0
h = 5.0
A_zatr = 5000.0
A_pol = F * h
eta = A_pol / A_zatr * 100
print("Полезная работа:", A_pol, "Дж")
print("КПД:", eta, "%")

Вывод:

Полезная работа: 4000.0 Дж
КПД: 80.0 %

Частые ошибки

• Делить затраченную работу на полезную (получится больше 100%).
• Считать КПД больше 100% — это признак ошибки в расчётах.
• Забывать перевести КПД из доли в проценты (умножить на 100).

Итоги

• $\eta = A_{пол}/A_{затр} \cdot 100\%$.
• КПД реальных механизмов всегда меньше 100%.
• Разница уходит на трение и нагрев.