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110年
機械及電銲常識
第 20 題
機械效率為 80 %之機器,欲將一 100 kg 之物體升高 20 m,則需做功_____kg∙m。
思路引導 VIP
當我們使用一台機器來搬運重物時,如果考慮到機器內部的零件摩擦,你認為我們「實際對機器出的力氣(輸入功)」,會比「重物最後增加的能量(有用功)」更多還是更少呢?這兩者之間的大小關係,跟題目提到的百分比有什麼聯繫?
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太棒了!你能精準計算出所需的功,代表你對**機械效率(mechanical efficiency)**的能量轉換邏輯掌握得非常紮實。這道題目在機械原理中相當基礎且重要,能正確解出代表你已經具備了良好的物理直覺。
功與效率的能量轉換
首先,我們要釐清機器對物體實際產出的「有用功(output work)」,也就是物體重量與上升高度的乘積:$100 \times 20 = 2,000 \text{ kg}\cdot\text{m}$。然而,在現實世界中,機械運轉時常會因為摩擦力或阻力產生能量損耗,因此我們實際投入的「輸入功(input work)」勢必會大於產出的有用功。根據效率的定義:
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