Задача1 За допомогою важеля підняли вантаж масою 100 кг на 1 м. При цьому сила, прикладена до другого плеча важеля виконала роботу 1500 Дж. Визначити ККД ККД ? m =100 кг h = 1 м А затр = 1500 Дж 100 кг 1м 1500 дж Затрачена робота Корисна робота А = F s F=mg ; s=h A кор=mgh A=100*9.8*1=980 Дж ККД = (980/1500)*100%=65%

ККД-фізична величина, що показує частку корисної роботи від всієї затраченої, або відношення виконаної роботи до загальних енергетичних затрат на її виконання.роботи Назва механізмуККД Похила площина60-70% Важель50-70% Блок70-90% Двигун внутрішнього згорання15-30% Парова турбіна20-35% Газова турбіна20-50% Реактивний двигун10-30% Плазмовий двигун40-50% Електродвигуни80-85% А чи може ККД двигуна дорівнювати 100% ???

Вічний двигун Вічний двигун – ідеальний двигун, задуманий так, що, будучи запущеним один раз, буде працювати постійно і не вимагатиме додаткового надходження енергії, пристрій, який виконував би роботу без споживання енергії.двигун Але Але кожна машина, що діє без припливу енергії ззовні, після закінчення деякого проміжку часу цілком витратить свій запас енергії на подолання сил опору і повинна зупинитися, тому що продовження роботи означало б одержання енергії з нічого

Класифікація Історично розрізняють різни типи вічних двигунів. Вічний двигун першого роду за задумом повинен був би виконувати роботу, не отримуючи енергії. Він суперечить закону збереження енергії Вічний двигун другого роду за задумом повинен був би перетворювати всю отриману теплоту в роботу. Це не суперечить закону збереження енергії, але вступає в протиріччя із другим законом термодинаміки. теплотудругим законом термодинаміки

Чому спроби побудувати вічний двигун були такими впертими? Якщо вічний рух існує в природі, то, може, і людина здатна створити вічний двигун і примусити його служити собі. Винахідника вічного двигуна очікувала б вічна слава. Наприклад, розкрутивши важке колесо, посаджене на добре змащену вісь, можна було спостерігати, що колесо обертається само собою дуже довго. Змінивши конструкцію колеса так, щоб одна його половина завжди переважувала другу, - і дуже довго перетвориться на вічно. Однак багатовікові спроби створити вічний двигун завжди завершувалися невдачею.

От як писав про значення для людства вічного двигуна чудовий французький інженер Саді Карно : Загальне і філософське поняття perpetuum mobile містить у собі не тільки уявлення про рух, що після першого поштовху продовжується вічно, але і дію приладу, здатного розвивати в необмеженій кількості рушійну силу, яка зможе виводити послідовно зі спокою всі тіла природи і порушувати в них принцип інерції, здатного черпати із самого себе необхідні сили, щоб створити рух, підтримувати і безперервно прискорювати його. Таке було б дійсне створення рушійної сили. Якби це було можливо, то не потрібно було б шукати рушійну силу в потоках води і повітря, у пальному матеріалі, ми мали б нескінченне джерело, з якого могли б нескінченно черпати. Саді Карно

Вічні двигуни звичайно конструюють на основі використання наступних прийомів чи їхніх комбінацій : 1) використання колеса з вантажами, що не можуть зрівноважитись; 2) підйом води за допомогою капілярів; 3) підйом води за допомогою архімедового гвинта; 4) природні магніти; 5) електромагнетизм; 6) пара або стиснене повітря.

Моделі вічних двигунів використання колеса з вантажами підйом води Кулі на похилій площині

Вічний двигун Леонардо да Вінчі Приваблива ідея побудувати колесо, яке може перебувати в рівновазі й тому обертатиметься вічно, іде крізь століття, підкорюючи країну за країною. Винахідники вічних коліс використовували замість посудини зі ртуттю важелі, що відкидаються, або кулі, що перекочуються. Таким, на приклад, був один із проектів Леонардо да Вінчі. Як і всі інші, цей вічний двигун не працював, але був, мабуть, красивішим за інші – адже його творцем був не тільки великий винахід, а й великий художник. Розгляньмо цей пороект детальніше.

Леонардо припускав, що винайдене ним колесо з кульками, які котяться по зігнутих спицях, буде обертатися вічно (на рисунку – за годинниковою стрілкою), оскільки кульки, розташовані далі від осі обертання колеса, мають неодмінно переважувати кульки, розташовані ближче до осі. У чому помилка проекту? Якщо підрахувати, скільки кульок розташовано з кожного боку колеса, то виявиться, що ліворуч кульок більше! Розрахунок показує, що моменти сил, які обертають колесо в протилежні боки, точно дорівнюють один одному.

Спроба Бхаскарі побудувати вічний двигун Найдавніший із відомих нині проектів вічного двигуна належить індійському поету, математику й астроному Бхаскарі, який жив у 12 – му столітті. Ось цей проект. На колесі закріплено довгі закриті посудини, наполовину наповнені ртуттю. Посудини розташовані під кутом до радіуса колеса, тому за будь – якого положення колеса в його лівій частині міститься більше ртуті, ніж у правій. Отже, за задумом винахідника, колесо має обертатися проти годинникової стрілки.

У чому помилка проекту? У правій частині колеса ртуті дійсно менше, ніж у лівій, але ця ртуть міститься далі від осі. Розрахунок показує, що моменти сил, з якими діє на колесо ртуть у лівій і правій частинах колеса, точно врівноважують один одного. І тому внаслідок правила моментів колесо перебуватиме в рівновазі.

Найбільше часто зустрічається модель вічного двигуна, що дотепер відроджується в різних варіаціях завдяки горе-винахідникам, заснована на застосуванні колеса з незрівноваженими вантажами. До країв колеса прикріплені відкидні палички з вантажами на кінцях. При всякім положенні колеса вантажі на правій стороні будуть відкинуті далі від центру, ніж на лівій; ця половина повинна перетягати ліву і тим самим змушувати колесо обертатися. Виходить, колесо буде обертатися вічно, принаймні доти, поки не перетреться вісь. Так думав невідомий винахідник. Але цього не буде відбуватися, і от чому : хоча вантажі на правій стороні завжди далі від центру, але неминуче таке положення, коли число цих вантажів менше, ніж на лівій. Тоді система врівноважується, отже, колесо не буде обертатися, а, зробивши кілька хитань, зупиниться.

Проект з використанням рідин За задумом автора проекту, вода в широкій частині посудини завжди переважуватиме воду у вужчій її частині. У результаті вода витискає саму себе у вузьку частину посудини, з якої вона виливається в ту ж саму посудину. Унаслідок цього виникає безперервна циркуляція води. У чому помилка проекту? Автор проекту забув про закон сполучених посудин.

підйом води за допомогою архімедового гвинта Архімедів гвинт, обертаючись, піднімає воду у верхній бак, звідки вона випливає з лотка струменем, що вдаряє в лопатки водяного колеса. Водяне колесо обертає точильний камінь і одночасно рухає... той самий Архимедів гвинт, що піднімає воду у верхній бак. Гвинт повертає колесо, а колесо гвинт!.. Але тут автор забуває про всім відому силу тертя,що за певний проміжок вичерпне енергію гвинта.

Спроба Сімон Стевін побудувати вічний двигун Сімон Стевін пропонує розглянути ланцюжок з однакових куль на двох похилих площинах. Дослід свідчить, що ланцюжок перебуває в рівновазі. І тоді, виходичи з неможливості створення вічного двигуна, Стевін знаходить умови рівноваги тіл на похилій площині.

Причини неможливості побудови вічного двигуна. Завжди існує тертя, на подолання якого витрачається енергія; Але навіть якби вдалося позбутися тертя не можна побудувати пристрій, який би виконував роботу без споживання енергії, оскільки при будь-яких перетвореннях енергії не можна одержати енергії одного виду більше ніж іншого. Це суперечить закону збереження енергії.

Користь від пошуку вічних двигунів Під час створення вічних двигунів Роберт Майєр відкрив один із найважливіших законів природи – закон збереження енергії. Герман Гельмгольц, співавтор відкриття цього закону, також говорив, що на думку про збереження енергії його наштовхнули безуспішні спроби створити вічний двигун. Сімон Стевін знайшов умови рівноваги тіл на похилій площині Леонардо да Вінчі здійснив точний розрахунок моментів сил для вічного колеса. Ось його висновок – Сумарний момент сил, які обертають колесо в один бік, точно дорівнює сумарному моменту сил, які обертають колесо в другий бік, Тому існування вічного колеса неможливе.