Номер 3, страница 64 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

3. Выберите верные утверждения:

а) Полезная работа всегда меньше совершённой.

б) Совершённая работа всегда меньше полезной.

в) КПД механизмов всегда равен 100 %.

г) КПД механизмов всегда меньше 100 %.

д) КПД механизмов всегда больше 100 %.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать понятия полезной и совершённой (затраченной) работы, а также коэффициента полезного действия (КПД).

• Совершённая работа ($A_{соверш}$) — это вся работа, выполненная внешней силой, приложенной к механизму. Это полная энергия, которую сообщили механизму.

• Полезная работа ($A_{полезн}$) — это та часть совершённой работы, которая пошла на выполнение поставленной задачи (например, на подъём груза).

• Коэффициент полезного действия (КПД, $\eta$) — это физическая величина, показывающая эффективность механизма. Она равна отношению полезной работы к совершённой работе и обычно выражается в процентах: $\eta = \frac{A_{полезн}}{A_{соверш}} \cdot 100\%$.

В любом реальном механизме всегда существуют потери энергии, в основном из-за трения и сопротивления среды. Эти потери приводят к тому, что часть совершённой работы превращается во внутреннюю энергию (нагрев), а не в полезную работу. Этот факт основан на законе сохранения энергии.

Рассмотрим каждое утверждение:

а) Полезная работа всегда меньше совершённой.
Это утверждение верно. Из-за неизбежных потерь энергии (на трение, нагрев и т.д.) не вся совершённая работа может быть преобразована в полезную. Таким образом, всегда выполняется соотношение $A_{полезн} < A_{соверш}$ для реальных механизмов.

Ответ: Верно.

б) Совершённая работа всегда меньше полезной.
Это утверждение неверно. Если бы совершённая работа была меньше полезной ($A_{соверш} < A_{полезн}$), это означало бы, что механизм создаёт энергию из ничего, что противоречит закону сохранения энергии. Такое устройство ("вечный двигатель") невозможно.

Ответ: Неверно.

в) КПД механизмов всегда равен 100 %.
Это утверждение неверно. КПД равен 100% только в идеальном случае, когда потерь энергии нет ($A_{полезн} = A_{соверш}$). В реальных условиях это недостижимо.

Ответ: Неверно.

г) КПД механизмов всегда меньше 100 %.
Это утверждение верно. Поскольку полезная работа всегда меньше совершённой ($A_{полезн} < A_{соверш}$), то их отношение $\frac{A_{полезн}}{A_{соверш}}$ всегда меньше 1. Следовательно, КПД любого реального механизма всегда меньше 100%.

Ответ: Верно.

д) КПД механизмов всегда больше 100 %.
Это утверждение неверно. КПД больше 100% также нарушает закон сохранения энергии, как и утверждение в пункте б).

Ответ: Неверно.

Таким образом, верными являются утверждения а) и г).