Cualquier máquina en sí está sujeta a fuerzas, y existe fricción entre las partes que se mueven entre sí, por lo que al utilizar cualquier máquina, además de realizar un trabajo útil, es inevitable realizar un trabajo extra. En este momento, el trabajo total realizado por la potencia es igual al trabajo útil más el trabajo extra.
La relación entre el trabajo útil y el trabajo total se denomina eficiencia mecánica.
Si W total representa el trabajo total, W útil representa el trabajo útil y eta representa la eficiencia mecánica, entonces
eta = (W útil ÷ W total) × 100% ( el trabajo útil total es menor que el trabajo total, por lo que la eficiencia mecánica siempre es menor al 100%)
Para el cálculo de eficiencia del sistema mecánico, si el sistema está simplemente compuesto por varias máquinas o mecanismos conectados en serie, la eficiencia total del sistema es la suma de cada máquina o mecanismo. El producto continuo de la eficiencia organizacional. (Principio de multiplicación) Si la composición del sistema es relativamente compleja, se puede aplicar el concepto de flujo de potencia para encontrar la relación entre el trabajo de salida y el trabajo de entrada, obteniendo así la eficiencia total del sistema mecánico.
Cuanto más cerca esté el trabajo útil realizado por una máquina del trabajo total, mayor será la eficiencia mecánica de la máquina.
Las principales formas de mejorar la eficiencia mecánica son: mejorar la estructura de la maquinaria, como utilizar cubos de mayor volumen pero más ligeros a la hora de levantar agua, realizar el mantenimiento según normativa y utilizarlo de forma racional para reducir la fricción; .
Derivación de la fórmula de eficiencia mecánica del polipasto (ignorando la fricción y el peso de la cuerda):
η=W útil/W total=Gh/Fs=Gh/Fnh=G/ Fn
G es el peso del objeto, h es la altura que sube el objeto, F es la fuerza de tracción, s es la altura que sube la cuerda y n es el número de vueltas de la cuerda (conectadas a la polea móvil).
O: η=W útil/W total=Gh/G total h=Gh/(G+Go)h=G/(G+Go)
G total es un polea en movimiento y el peso total del objeto, Go es el peso de la polea en movimiento.
Fórmula de eficiencia mecánica de inclinación:
η=W útil/W total=Gh/Fs
G es el peso del objeto, h es la altura vertical de la pendiente, F es la fuerza de tracción y s es la longitud de la pendiente.