Механизмы и энергия

Механизм – это приспособление, либо облегчающее работу изменением направления действия силы; либо позволяющее произвести работу при помощи меньшей силы. Использование меньшей силы не означает, что будет проделана меньшая работа. При ис­пользовании механизма тело под действием меньшей силы должно пройти большее расстояние. Фактически должна быть проделана большая работа, т. е. экономия энергии отсутствует. Самое большее, на что можно надеяться, используя механизм, что затраченная энергия будет равна полезной работе: меньшая сила большее расстояние = большая сила меньшее расстояние. Вообще же примене­ние механизмов требует большей затраты энергии в сравнении с полезной работой.

Поскольку энергия не возникает из ничего, а переходит из одной формы в другую, то невозможно создать ма­шину, которая, будучи запущена, станет работать вечно без дополнительного потребления энергии. Это так, потому что всегда существуют потери энергии вследствие трения движущихся частей, которое производит тепло, звук и т. д. Потери энергии могут быть сведены к минимуму, но не могут быть устранены, поэтому и невозможен «вечный двигатель».

Коэффициент полезного действия (КПД)

КПД машины определяется как отношение полезной работы к работе затраченной или выхода энергии к затраченной энергии. Отсюда следует, что важно сократить энергию, затраченную впустую, так, чтобы полезная работа, получаемая от машины, стала как можно большей. Полезная энергия, полученная от од­ной машины, равна энергии затраченной, и, следовательно, КПД такой машины равен 1, или 100%. Энергия, полученная от другой машины, также равна израсходованной энергии, но две трети ее затрачено впустую. Одна треть выхода энергии использована, поэтому КПД = 33%.