Lekcja 7 Charakterystyka pojęć energia, praca, moc, sprawność, wydajność maszyn (1 h)

1. Blok I: PODSTAWY TECHNIKI
Lekcja 7: Charakterystyka pojęć: energia,
praca, moc, sprawność,
wydajność maszyn (1 godz.)
1. Energia mechaniczna
2. Praca
3. Moc
4. Sprawność maszyn
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2. Energia mechaniczna

3. 1.Energiamechaniczna
Energia jest jedną z wielkości charakteryzujących stan układu
fizycznego, np. maszyny, jego ruch i wzajemne oddziaływanie
układów.
Energia może występować w różnych postaciach jako energia
mechaniczna, elektryczna, chemiczna, cieplna, sprężysta,
odśrodkowa itp.
Wszystkie postacie energii mogą ulegać wzajemnym przemianom
zgodnie z zasadą zachowania energii.
Energia jest wielkością skalarną i można ją mierzyć ilością
wykonanej pracy. Dlatego energią nazywamy też zdolność
jakiegoś układu fizycznego do wykonania określonej pracy.
Jednostki energii są takie same jak jednostki pracy.

4. Praca

5. 2.Praca Praca jest to wielkość skalarna, którą najprościej można
określić iloczynem siły F działającej na ciało i przemieszczenia
tego ciała, czyli drogi S. Jednostką pracy jest 1 dżul [1J].
cos SFW
W – praca [J],
F – siła [N],
S – droga [m],
α – kąt zawarty pomiędzy kierunkiem siły a kierunkiem
przesunięcia

6. 2.Praca
Jednostką energii i pracy jest dżul (J).
Dżul jest to energia równa pracy wykonanej przez siłę jednego
niutona w kierunku jej działania na drodze o długości jednego
metra
mNJ 111 
W mechanizmach i układach maszyn mamy do czynienia
najczęściej z pracą mechaniczną przy pokonywaniu różnych
oporów podczas ruchów postępowych, obrotowych i złożonych.
Efektem pracy w niektórych mechanizmach są też
odkształcenia lub zmiany ciśnienia i objętości.
Występuje również praca przemian termodynamicznych.
Znając wielkość pracy wykonywanej przez maszynę i czas,
w którym ta praca jest zrealizowana można określić
zapotrzebowanie maszyny na moc napędową.

7. Moc

8. 3.Moc Moc średnia jest to stosunek pracy W do czasu t, w jakim ta
praca została wykonana:
Jednostką mocy jest wat (W). Wat jest to moc, przy której
praca jednego dżula jest wykonana w czasie jednej sekundy
Zapotrzebowanie danej maszyny na moc jest uwarunkowane
zakresem wykonywanych przez nią prac i rozwiązaniem
konstrukcyjnym maszyny. Przy bardziej złożonych
konstrukcjach na moc pobieraną przez maszynę składają się
moce potrzebne do napędu poszczególnych zespołów i układów
roboczych oraz moc potrzebna do przetaczania maszyny.
Zapotrzebowanie maszyny na moc jest większe niżby to
wynikało z wykonanej przez nią pracy użytecznej. Część mocy
zostaje bowiem zużyta na pokonanie oporów tarcia
w poszczególnych przekładniach i mechanizmach czy też na
pokrycie innych strat. Pod tym względem charakteryzuje
maszynę jej sprawność.
t
W
Nśr 

9. Sprawność maszyn

10. 10
4.Sprawnośćmaszyn
Sprawność ogólną η (eta) określa się stosunkiem energii
wykorzystanej na pracę użyteczną do energii doprowadzonej do
tej maszyny w tym samym czasie. Dla maszyn z układem
napędowym mechanicznym sprawność mechaniczna przy
ustalonym ruchu wynosi
tu
u
WW
W


Gdzie:
Wu - praca użyteczna,
Wt - praca oporów szkodliwych.
O sprawności ogólnej maszyny decydują sprawności
poszczególnych zespołów i mechanizmów (np. sprawności
przekładni).
Sprawność jest wielkością niemianowaną o wartości: 0<η<1.
Wyższa wartość sprawności świadczy o lepszym wykorzystaniu
energii doprowadzonej do maszyny.
Na przykład sprawność silnika elektrycznego wynosi 0,85,
a silnika samochodowego 0,2—0,32.