机械效率

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机械效率英语mechanical efficiency),是机械输出(有用功)和输入(动力功)的比值。用公式表示为,\eta =\frac {A_0}{A_r}\times 100%[註 1]由于大多数机械是在接收输入的同时就输出功,而且输入输出的快慢也互相适应,所以机械效率又可定义为:输出功率N_0 与输入功率N_I 的百分比,即\eta =\frac{N_0}{N_I}\times 100%。在初中物理,机械效率被定义为有用功W_h与总功W_a的比值,即\eta =\frac{W_h}{W_a}\times 100%[1]

滑轮[编辑]

滑轮
滑轮组

滑輪(pulley)是可以繞著中心軸旋轉的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽,將繩索纏繞於凹槽,用力牽拉繩索兩端的任一端,則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞著中心軸旋轉。[2]根据特点滑轮可分为动滑轮、定滑轮以及滑轮组

滑轮的机械效率为有用功与总功之比,即\eta =\frac{W_h}{W_a}

=\frac{G\cdot h}{F\cdot s}[1]
=\frac{G\cdot h}{F\cdot nh}
=\frac{G}{nF}[註 2]

影响因素[编辑]

根据公式=\frac{G}{nF}\eta =\frac{G}{G+G'}可知,当物体重力一定时,动滑轮越重,机械效率越低,动滑轮重一定时,物体重力越大,机械效率越高。[3]

其它[编辑]

斜面[编辑]

斜面

斜面(inclined plane)是一種傾斜的平板,能夠將物體比較不費力地從低處提升至高處,但提升這物體的路徑長度也會增加。[4]斜面是古代希臘人提出的六種簡單機械之中的一種。[5]假若斜面的斜度越小,則斜面與水平面之間的夾角越小,需施加於物體的作用力會越小,但移動距離也越長;反之亦然。假設移動負載不會造成能量的儲存或耗散,則斜面的機械利益是其長度與提升高度的比率。用公式表达为\eta =\frac{W_h}{W_a}=\frac{G\cdot h}{F\cdot l}

常见效率[编辑]

喷气系统 起重机 内燃机汽油发动机) 柴油发动机 涡轮水泵 滑轮组 电动机 火箭
16%-24% 40%-50% 22%-27% 28%-30% 60%-80% 50%-70% 80-95% 49%-52%

美国电气制造商协会(NEMA)要求,1到4匹的小型電動機效率最小達到78.8%,125匹或以上的大型電動機最小達到92.4%。

参考资料[编辑]

注释[编辑]

  1. ^ A_0表示输出功,A_r表示输入功。
  2. ^ 不计绳重和摩擦,计动滑轮重时公式为\eta =\frac{G}{G+G'},其中G为物重,G'为动滑轮重。

资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 机械效率(PPT). : 7. 
  2. ^ Oxford English Dictionary. Oxford University Press. 1989. "A wheel with a groove round its rim, a sheave. A wheel or drum fixed on a shaft and turned by a belt, cable, etc.," 
  3. ^ 3.0 3.1 机械效率
  4. ^ Anderson, William Ballantyne. Physics for Technical Students: Mechanics and Heat. New York, USA: McGraw Hill. 1914: 112–122. 
  5. ^ Moon, Francis; Moon, F. C., The machines of Leonardo da Vinci and Franz Reuleaux:kinematics of machines from the Renaissance to the 20th century illustrated, annotated, Springer, pp. 28, 2007, ISBN 9781402055980