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把轮轴等效为杠杆的机械效率和相关例题

2025-11-28 10:03:00教学视频777

轮轴是一种常见的简单机械,它可以用一个轮子和一根轴来传递力。当把轮轴等效为杠杆时,轮可以看作是杠杆的支点,轴可以看作是杠杆的动力臂。80I物理好资源网(原物理ok网)

将轮轴等效为杠杆的机械效率,可以理解为在转动轮轴时,由于省力而带来的额外功(即轮轴的摩擦和机械本身的消耗)与有用功(即人们希望得到的功)的比值。80I物理好资源网(原物理ok网)

以下是一个关于轮轴的例题:80I物理好资源网(原物理ok网)

题目:一台手摇豆浆机的结构如图所示,小电动机固定在机座上,从A孔伸出的小钢丝绳与竖直放置的圆筒相互配合工作。筒上有几条凸出的对准钢丝绳的槽,钢丝绳的另一端连着电机的拨杆。推动A端顺时针方向旋转时,小钢丝绳带动筒体A端顺时针方向转动。80I物理好资源网(原物理ok网)

问题:在豆浆机的使用过程中,它的机械效率是多少?80I物理好资源网(原物理ok网)

分析:将豆浆机的轮轴等效为杠杆,其中小钢丝绳为动力臂,筒体A端为阻力作用点,动力为人的手摇动力。由于是省力杠杆,所以动力臂大于阻力臂。使用过程中,除了豆浆机本身的摩擦阻力外,还有一部分额外功来自于空气阻力和豆浆机内部摩擦。因此,豆浆机的机械效率为:80I物理好资源网(原物理ok网)

η = 动力 × 动力臂 ÷ (阻力 × 阻力臂)80I物理好资源网(原物理ok网)

= 手摇动力 × (动力臂 ÷ 阻力)80I物理好资源网(原物理ok网)

= 手摇动力的效率 × (动力臂 ÷ 阻力)80I物理好资源网(原物理ok网)

= 1 - (阻力 ÷ 动力)80I物理好资源网(原物理ok网)

= 1 - (空气阻力和内部摩擦消耗的功率 ÷ 手摇动力的功率)80I物理好资源网(原物理ok网)

根据题目给出的信息,无法直接计算机械效率。需要知道手摇动力的功率、空气阻力和内部摩擦的功率等参数才能计算。80I物理好资源网(原物理ok网)

答案:豆浆机的机械效率取决于多种因素,包括手摇动力的功率、空气阻力和内部摩擦的功率等。因此,无法直接给出具体的机械效率值。80I物理好资源网(原物理ok网)

把轮轴等效为杠杆,其机械效率与普通杠杆类似,由力和力臂的乘积决定。当使用轮轴时,由于轮和轴之间的转动半径不同,因此存在杠杆效应,使得机械效率发生变化。80I物理好资源网(原物理ok网)

以下是一个相关例题:80I物理好资源网(原物理ok网)

假设有一个水桶,通过轮轴装置与水桶相连的绳子需要施加一定的拉力F才能提起水桶。如果将这个装置等效为杠杆,我们可以画出它的示意图。其中,轮为杠杆的挂钩,轴是支点,水桶和绳子组成了杠杆的末端。80I物理好资源网(原物理ok网)

现在考虑两种情况:一种是水桶在轮的下方,此时施加的拉力较小,因为轮可以作为杠杆的一部分,起到放大作用;另一种情况是水桶在轮的另一侧,此时施加的拉力较大,因为需要克服轮和轴之间的摩擦力。80I物理好资源网(原物理ok网)

根据题目,我们需要求出两种情况下机械效率的差异。根据杠杆原理,我们可以列出如下公式:η = (G × L)/(F × L),其中G为物重,L为力臂长度,F为施力大小。通过比较两种情况下的力臂长度和物重,我们可以求出机械效率的差异。80I物理好资源网(原物理ok网)

希望以上内容对你有帮助!80I物理好资源网(原物理ok网)

轮轴是一种常见的简单机械,它由一个轮子和一根轴组成,可以通过旋转轴来传递动力。在实际应用中,轮轴可以用于提升重物、旋转门锁等。如果把轮轴等效为杠杆,那么它可以看作是一种特殊的杠杆,其动力臂长于阻力臂,因此可以节省动力。80I物理好资源网(原物理ok网)

在机械效率方面,轮轴的机械效率与普通杠杆类似,取决于摩擦力和其他因素的影响。当使用轮轴提升重物时,由于动力臂长于阻力臂,因此可以节省动力,但也会产生一些额外的摩擦力损失。因此,在使用轮轴时需要考虑到机械效率的影响,合理选择合适的材料和润滑剂,以减少摩擦力的损失。80I物理好资源网(原物理ok网)

以下是一些关于轮轴机械效率和常见问题的例题:80I物理好资源网(原物理ok网)

1. 题目:一台轮轴的机械效率为70%,已知它的动力臂是阻力臂的3倍,求它的实际动力大小和有用功的大小。80I物理好资源网(原物理ok网)

答案:根据轮轴的机械效率和动力臂与阻力臂的关系,可以列出机械效率的公式:η = (F1·L1)/(F2·L2),其中F1为动力,L1为动力臂,F2为阻力,L2为阻力臂。由于动力臂是阻力臂的3倍,因此可以得出F1/F2 = 3/1。将已知的机械效率和动力臂与阻力臂的关系代入公式中,可以得到实际动力大小F1 = 0.7 × F2。有用功的大小等于克服阻力所做的功,即F2·L2。80I物理好资源网(原物理ok网)

2. 题目:一台机器使用的是滑轮组,已知它的机械效率为80%,已知它的总功为5000J,求它的有用功和额外功。80I物理好资源网(原物理ok网)

答案:根据机械效率和总功的关系,可以列出机械效率的公式:η = (W有用/W总) × 100%,其中W有用为有用功,W总为总功。将已知的机械效率和总功代入公式中,可以得到有用功W有用 = 5000 × (1 - 80%) J = 1000J。额外功等于总功减去有用功,即W额外 = 5000 - 1000J = 4000J。80I物理好资源网(原物理ok网)

以上例题常见问题可以帮助我们更好地理解轮轴的机械效率和相关应用。在实际应用中,我们需要根据具体情况选择合适的材料、润滑剂和操作方法,以减少摩擦力和其他损失,提高机械效率。80I物理好资源网(原物理ok网)