Номер 3, страница 132 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

3. Почему совершенная работа всегда больше полезной?

3. Почему совершенная работа всегда больше полезной?

Совершенная (или затраченная) работа, обозначаемая как $A_с$, представляет собой всю работу, которую совершает приложенная сила для приведения в действие какого-либо механизма или для выполнения процесса. Полезная работа, $A_п$, — это только та часть совершенной работы, которая идет на достижение основной цели, ради которой используется механизм (например, подъем груза, перемещение тела).

В любом реальном механическом процессе или системе всегда существуют силы сопротивления, которые препятствуют движению. К таким силам относятся:

• Сила трения: возникает между движущимися частями механизма (например, в осях блоков, между поршнем и цилиндром) и между механизмом и окружающей средой.
• Сила сопротивления среды: например, сопротивление воздуха или воды при движении объекта.
• Работа на деформацию: часть энергии может уходить на неидеально упругую деформацию частей самого механизма.

Для преодоления этих сил сопротивления необходимо совершить дополнительную работу, которую часто называют работой потерь ($A_{потерь}$). Эта работа не является полезной, так как она не способствует достижению основной цели, а в основном переходит во внутреннюю энергию (тепло), нагревая сам механизм и окружающую среду.

Согласно закону сохранения энергии, совершенная работа равна сумме полезной работы и работы, затраченной на преодоление всех сил сопротивления:

$A_с = A_п + A_{потерь}$

Поскольку в реальных условиях силы сопротивления всегда присутствуют, работа потерь всегда больше нуля ($A_{потерь} > 0$). Из этого следует, что совершенная работа всегда будет больше полезной работы:

$A_с > A_п$

Это соотношение также лежит в основе понятия коэффициента полезного действия (КПД), который определяется как отношение полезной работы к совершенной:

$η = \frac{A_п}{A_с}$

Так как $A_п < A_с$, КПД любого реального механизма всегда меньше 1 (или 100%). Равенство $A_с = A_п$ было бы возможно только в идеальном случае, при полном отсутствии трения и других потерь, что на практике недостижимо.

Ответ: Совершенная работа всегда больше полезной, потому что часть совершенной работы неизбежно затрачивается на преодоление сил сопротивления (например, трения, сопротивления воздуха), превращаясь в тепло и не идя на выполнение основной, полезной задачи. Эта часть работы называется потерями, и из-за их наличия в любой реальной системе полезная работа составляет лишь часть от всей совершенной работы.