机械效率

机械效率（英語：Mechanical efficiency），常用希腊字母η表示。是机械输出功（有用功）和输入功（动力功）的比值。用公式表示为${\displaystyle \eta ={\frac {A_{0}}{A_{r}}}\times 100\%}$^[a]由于大多数机械是在接收输入功的同时就输出功，而且输入输出的快慢也互相适应，所以机械效率又可定义为：输出功率${\displaystyle N_{0}}$ 与输入功率${\displaystyle N_{I}}$ 的百分比，即${\displaystyle \eta ={\frac {N_{0}}{N_{I}}}\times 100\%}$。在初中物理，机械效率被定义为有用功${\displaystyle W_{h}}$与总功${\displaystyle W_{a}}$的比值，即${\displaystyle \eta ={\frac {W_{h}}{W_{a}}}\times 100\%}$^[1]

滑轮

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滑轮

 

滑轮组

滑輪（pulley）是可以繞著中心軸旋轉的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽，將繩索纏繞於凹槽，用力牽拉繩索兩端的任一端，則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞著中心軸旋轉。^[2]根据特点滑轮可分为动滑轮、定滑轮以及滑轮组。

滑轮的机械效率为有用功与总功之比，即${\displaystyle \eta ={\frac {W_{h}}{W_{a}}}}$ 

${\displaystyle ={\frac {G\cdot h}{F\cdot s}}}$ ^[3]

${\displaystyle ={\frac {G\cdot h}{F\cdot nh}}}$ 

${\displaystyle ={\frac {G}{nF}}}$ ^[b]

影响因素

根据公式${\displaystyle \eta ={\frac {G}{nF}}}$ 或${\displaystyle \eta ={\frac {G}{G+G'}}}$ 可知，当物体重力一定时，动滑轮越重，机械效率越低，动滑轮重一定时，物体重力越大，机械效率越高。^[4]

其它

• 滑轮组轮与轴以及与绳之间的摩擦^[4]

斜面

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斜面

斜面（inclined plane）是一種傾斜的平板，能夠將物體比較不費力地從低處提升至高處，但提升這物體的路徑長度也會增加。^[5]斜面是古代希臘人提出的六種簡單機械之中的一種。^[6]假若斜面的斜度越小，則斜面與水平面之間的夾角越小，需施加於物體的作用力會越小，但移動距離也越長；反之亦然。假設移動負載不會造成能量的儲存或耗散，則斜面的機械利益是其長度與提升高度的比率。用公式表达为${\displaystyle \eta ={\frac {W_{h}}{W_{a}}}={\frac {G\cdot h}{F\cdot l}}}$ 

常见效率

喷气系统	起重机	内燃机（汽油发动机)	柴油发动机	涡轮水泵	滑轮组	电动机	火箭
16%-24%	40%-50%	22%-27%	28%-30%	60%-80%	50%-70%	80%-95%	49%-52%

美国电气制造商协会（NEMA）要求，1到4匹的小型電動機效率最小達到78.8%，125匹或以上的大型電動機最小達到92.4%。^{[來源請求]}

参考资料

注释

1. ${\displaystyle A_{0}}$ 表示输出功,${\displaystyle A_{r}}$ 表示输入功。
2. 不计绳重和摩擦，计动滑轮重时公式为${\displaystyle \eta ={\frac {G}{G+G'}}}$ ,其中${\displaystyle G}$ 为物重，${\displaystyle G'}$ 为动滑轮重。

资料

1. 机械效率（PPT）. : 7. 
2. Oxford English Dictionary. Oxford University Press. 1989. A wheel with a groove round its rim, a sheave. A wheel or drum fixed on a shaft and turned by a belt, cable, etc., 
3. 机械效率（PPT）. : 18. 
4. 机械效率
5. Anderson, William Ballantyne. Physics for Technical Students: Mechanics and Heat. New York, USA: McGraw Hill. 1914: 112–122 [2008-05-11]. 
6. Moon, Francis; Moon, F. C., The machines of Leonardo da Vinci and Franz Reuleaux:kinematics of machines from the Renaissance to the 20th century illustrated, annotated, Springer: pp. 28, 2007, ISBN 9781402055980  引文格式1维护：冗余文本 (link)