Лабораторная работа № 3

Тема: «Определение КПД механических машин»

Значение темы:

Тема «Определение КПД механических машин» является основополагающей при изучении простых механизмов.

Цель работы:

Определить КПД наклонной плоскости

Оборудование:наклонная плоскость, деревянные доски (бруски), гири или пружинный динамометр, масштабная линейка.

План изучения темы:

Контроль исходного уровня знаний.

- тестирование;

- индивидуальный устный опрос, фронтальный опрос.

Основные понятия и положения темы

Сила трения возникает при перемещении одного тела по другому и всегда направлена в сторону и противоположную относительному перемещению.Зависимости от вида движения различают трение скольжения и трения качения.

При наличии сил трения и сопротивления воздуха не вся затраченная работа используется в машинах или механических устройствах. Полезная работа А_П всегда меньше затраченной А_З и их отношение определяет важнейшую характеристику – коэффициент полезного действия, который всегда меньше единиц:

. (1)

Коэффициент полезного действия выражается десятичной дробью или в процентах. В этой лабораторной работе необходимо определить КПД на наклонной плоскости.

Рис.1. Наклонная плоскость.

На рис. 1. приведена наклонная плоскость. Доска расположена под углом α, который регулируется небольшим передвижением подставки П влево или вправо. Тело (брусок) и гири связаны с нитью, которая проходит через блок. Если на подставку подвешиваем гири разных масс или пружинный динамометр, то тело движется по наклонной плоскости в сторону блока В. Из рис. 1. видно, что на тело Т действует сила тяжести Р с составляющими F₁ и F₂, сила трения F_ТР и сила F, приводящая тело в движение. Если выполняется следующее условие:

F = F₂ + F_ТР , (2)

то тело двигается равномерно и перемещается на расстояние l.

Поэтому затраченная работа равна произведению силы на перемещение:

А_З = F l. (3)

Полезная работа равна произведению силы тяжести Р на высоту H:

А_П = P H.(4)

Таким образом, формулу (1) можно написать в следующем виде, используя формулы (3) и (4):

. (5)

С помощью формулы (5) можем определить КПД экспериментальным путем. Для этого наклонную плоскость расположите, как приведено на рис. 1.