23.  The efficiency E of a screw jack is given by E = tan   θ tan ( θ + ϕ ) w h e r e   θ   i s   v a r i a b l e   a n d   ϕ   i s   s o m e constant angle lying in 0 , π 2 .  The maximum efficiency is given by
A )   1 - cos ϕ 1 + cos ϕ                     B )   1 - sin ϕ 1 +   sin ϕ                           C )   cos ϕ 3 ( 1 + sin ϕ )                     D )   cos ϕ 1 +   cos ϕ

E=tan θtan θ+ϕdEdθ=d tan θdθ-d tan θ+ϕdθtan θ+ϕdEdθ=tan θ+ϕd tan θdθ-tan θd tan θ+ϕdθtan θ+ϕdEdθ=tan θ+ϕsec2θ-tan θ sec2θ+ϕ tan θ+ϕFor maxima or minimadEdθ=tan θ+ϕsec2θ-tan θ sec2θ+ϕ tan θ+ϕ=0tan θ+ϕsec2θ-tan θ sec2θ+ϕ=0tan θ+ϕsec2θ=tan θ sec2θ+ϕtan θ+ϕsec2θ+ϕ=tan θsec2θsin θ+ϕcos θ+ϕ sec2θ+ϕ=sin θcos θ sec2θsin θ+ϕsec θ+ϕ=sin θsec θsin θ+ϕ cos θ+ϕ=sin θ cos θ2sin θ+ϕ cos θ+ϕ=2sin θ cos θsin 2θ+ϕ =sin 2θ2θ+ϕ =nπ+-1n2θ2θ+ϕ =nπ+-1n2θPut n=02θ+ϕ =2θϕ=0But ϕ0,π2, so this is not the solutionPut n=12θ+ϕ =π-2θ2θ+2ϕ =π-2θ4θ =π-2ϕθ =π4-ϕ2Put n=22θ+ϕ =2π+2θϕ=0But ϕ0,π2, so this is not the solutionWe will not put n=3 and check because after 2π, the roots are of no use as the given function is periodicSo, θ =π4-ϕ2 is the only solutionmax E=tan π4-ϕ2tan π4-ϕ2+ϕ=tan π4-ϕ2tan π4-ϕ2+ϕ=sin π4-ϕ2cos π4-ϕ2sin π4+ϕ2cos π4+ϕ2=sin π4-ϕ2 cos π4+ϕ2sin π4+ϕ2 cos π4-ϕ2=2 sin π4-ϕ2 cos π4+ϕ22 sin π4+ϕ2 cos π4-ϕ2=sin π4-ϕ2+π4+ϕ2 +sin π4-ϕ2-π4+ϕ2 sin π4+ϕ2-π4-ϕ2+ sin π4+ϕ2+π4-ϕ2=sin π2 +sin ϕ sin -ϕ +sin π2=! +sin ϕ 1-sin ϕ

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