Какую работу называют полезной, какую — полной?

В физике при рассмотрении работы механизма или устройства принято разделять работу на полезную и полную.

Полная работа — это общая работа, которую совершает механизм или устройство. Она включает в себя как полезную работу, так и работу, которая расходуется на преодоление различных потерь, связанных с сопротивлением среды, трением, нагревом, деформацией и другими неэффективными процессами. Полная работа может быть рассчитана исходя из источника энергии, который приводит механизм в действие, например, двигателя или силы, приложенной к системе.

Формула для работы в общем случае:
$$ A = F \cdot s \cdot \cos \alpha, $$
где:
− $A$ — работа,
− $F$ — сила, действующая на тело,
− $s$ — путь, пройденный телом,
− $\cos \alpha$ — косинус угла между направлением силы и направлением движения.

Полезная работа — это часть полной работы, которая непосредственно идет на выполнение поставленной задачи, то есть на достижение конкретного результата или на выполнение целевой функции механизма. Например, полезная работа в случае подъемного механизма — это работа по подъему груза на определенную высоту, без учета потерь на трение или другие сопротивления.

Для полезной работы можно использовать формулу:
$$ A_{\text{полезная}} = m \cdot g \cdot h, $$
где:
− $A_{\text{полезная}}$ — полезная работа,
− $m$ — масса тела,
− $g$ — ускорение свободного падения ($9,8~\text{м/с}^2$),
− $h$ — высота, на которую поднимается тело.

Потери — это разница между полной и полезной работой, которая возникает из−за различных факторов, таких как трение, сопротивление воздуха, внутренние сопротивления механизма. Они делают механизм менее эффективным.

Для оценки эффективности механизма вводится коэффициент полезного действия (КПД), который показывает, какая часть полной работы используется для выполнения полезной работы. КПД выражается в процентах:
$$ \eta = \frac{A_{\text{полезная}}}{A_{\text{полная}}} \cdot 100\%. $$

КПД всегда меньше 100% из−за неизбежных потерь энергии. Чем выше КПД, тем эффективнее работает механизм.

Таким образом:
− Полная работа включает в себя полезную работу и потери.
− Полезная работа — это та часть полной работы, которая идет на выполнение целевой задачи.
− Потери — это работа, которая расходуется на преодоление сопротивлений и на нецелевые процессы.

При решении задач важно определить, какую работу нужно рассчитать: полную, полезную или потери, а также учитывать силы, углы и другие параметры системы.