Die Leistung ist ein Maß dafür, wie schnell eine Aufgabe ausgeführt wird oder wie viele Aufgaben in einem bestimmten Zeitintervall ausgeführt werden.
In der Physik bezieht sich das Konzept der Leistung auf die Energiemenge, die verbraucht oder zugeführt wird, um diese Aufgaben zu erfüllen, und die aufgewendete Zeit.
Wenn zwei Maschinen die gleiche Arbeit erledigen und eine davon in der Hälfte der Zeit, ist die schnellere die leistungsfähigere. Wenn zwei Maschinen gleich lange arbeiten und eine von ihnen doppelt so viel produziert, ist die Maschine, die am meisten produziert, die leistungsstärkste.
Die Leistung ist das Ergebnis der Aufteilung zwischen der Arbeit und dem Zeitintervall, in dem diese Arbeit ausgeführt wird, da sie eine skalare Größe ist, dh es ist nicht erforderlich, Richtung und Richtung zu definieren.
Durchschnittsleistungsformel
Wo:
T ist Arbeit, gemessen in J (Joule);, gemessen in s (Sekunden).
Da der Arbeitsaufwand, d. h. die verbrauchte oder gelieferte Energie, im Laufe der Zeit variieren kann, gibt die obige Formel die durchschnittliche Leistung an.
Triebwerk
Im internationalen System (SI) ist die Arbeitseinheit das Joule (J) und die Zeit die Sekunde (s). Deshalb ist die Einheit der Leistung J/s, ein so wichtiges Maß, dass es zu Ehren von James Watt, Erfinder, Mathematiker und Ingenieur, einen besonderen Namen erhielt, das Watt (W). Von vielen als Vorläufer der industriellen Revolution angesehen, perfektionierte James Watt die Dampfmaschine und patentierte später neben vielen anderen Beiträgen seine eigene Maschine.
Ein weiteres von James Watt entwickeltes Konzept war HP (Horse-Power) oder CV (Pferdestärke).
Es ist üblich, auf andere Darstellungsformen von Leistung zu stoßen, wie z. B. die in der elektrischen Energieversorgung häufig verwendeten mehreren kW (1.000 W) und MW (1.000.000 W).
In Fuß-Pfund-Sekunden wird 1 Watt ausgedrückt als:
Kraft einer konstanten Kraft in einer Verschiebung
Die Potenz wird ausgedrückt durch:
Eine Kraft F verrichtet Arbeit an einem Körper und bewegt ihn von Punkt A nach Punkt B. Die Arbeit, die die Kraft F beim Bewegen des Körpers verrichtet, kann wie folgt berechnet werden:
Wo:
F ist eine konstante Kraft, gemessen in Newton (N).
d ist die Verschiebung, gemessen in Metern (m).
cos θ ist der Kosinus des Winkels θ. (Winkel zwischen Kraft- und Bewegungsrichtung gebildet)
Kraft einer Kraft als Funktion der Durchschnittsgeschwindigkeit
Als Durchschnittsgeschwindigkeit gilt die Verschiebung geteilt durch die Zeit gemäß der Beziehung:
Indem wir die vorherige Gleichung der Arbeit ersetzen, haben wir:
augenblickliche Leistung
Die Potenz ist das Ergebnis der Aufteilung der Arbeit und der Zeit, die für die Ausführung dieser Arbeit aufgewendet wird. Wenn wir ein sehr kleines Zeitintervall nehmen, das gegen Null tendiert, haben wir die Momentanleistung.
Wo,
bedeutet, dass die Division mit a. durchgeführt wird 
ganz nah an null.
Performance
Der Wirkungsgrad einer Maschine oder eines Geräts ist das Verhältnis zwischen der tatsächlich verbrauchten Leistung und der aufgenommenen Leistung. Diese Nutzleistung ist der nutzbare Teil, dh die empfangene Leistung minus der abgeführten Leistung.
Ein Gerät oder eine Maschine, die eine Menge Leistung erhält, kann diese nicht vollständig in Arbeit umwandeln, ein Teil geht durch Reibung, in Form von Wärme, Lärm und anderen Prozessen verloren.
Potu = Potr - Potd
Wo:
Potu es ist die nützliche Kraft;
Fohlen ist die empfangene Leistung;
Potd ist die Verlustleistung.
Einkommensformel
Wo,
ist das Einkommen;
Potu es ist die nützliche Kraft;
Fohlen ist die empfangene Leistung.
Eine andere Möglichkeit, den Ertrag auszudrücken, besteht darin, den Ausdruck der Nutzleistung durch den Ertrag zu ersetzen.
Die Ausbeute liegt immer unter 100 %. Um zu verstehen, warum dies geschieht, muss man sehen, dass in der Formel die Nutzleistung, die im Zähler steht, immer kleiner ist als die empfangene Leistung, da immer eine Verlustleistung vorhanden ist.
Da es sich um eine Aufteilung zwischen Mengen derselben Einheit handelt, hat der Ertrag keine Maßeinheit, da diese bei der Aufteilung aufgehoben werden. Wir sagen, dass es sich um eine dimensionslose Größe handelt und es ist üblich, sie in Prozent auszudrücken.
Der Ertragsgedanke lässt sich auf elektrische, thermische und mechanische Maschinen ausweiten.
Erfahren Sie mehr über die Leistung mit Carnot-Zyklus.
Übungen
Frage 1
Ein Schiff, das eine Bestellung von Autos transportiert, dockt an, um es zu beladen. Die Fahrzeuge befinden sich in Containern und haben eine ungefähre Masse von jeweils 4000 kg. Um sie vom Hafen auf das Schiffsdeck zu bringen, hebt sie ein Kran auf eine Höhe von 30 m. Jeder Vorgang zum Heben eines Containers dauert 5 min.
Berechnen Sie die Leistung, die der Kran für diese Aufgabe benötigt. Betrachten Sie die Erdbeschleunigung g, gleich 10 m/s².
Auflösung:
Da die durchschnittliche Leistung Arbeit geteilt durch Zeit ist und die Zeit bereits durch das Problem bereitgestellt wird, müssen wir die Arbeit bestimmen.
Daten:
m = 4000 kg
Höhe = 30 m
t = 5 min = 5 x 60 s = 300 s
g = 10 m/s².
Kranarbeit wird durch Gewichtskraft gegeben.
So,
Die verwendete Leistung beträgt 4 kW.
Frage 2
Auf einer Straße bewegt sich ein Auto mit einer konstanten Geschwindigkeit von 40 m/s. Um diese Bewegung auszuführen, wenden Sie eine konstante horizontale Kraft in die gleiche Richtung wie die Geschwindigkeit an. Der Motor leistet 80 kW. Wie groß ist die ausgeübte Kraft?
Auflösung:
Wir können Stärke durch ihr Verhältnis zu Kraft und Geschwindigkeit bestimmen.
Daten:
Vm = 40 m/s
Topf = 80 kW
Die Leistung einer konstanten Kraft ergibt sich aus dem Produkt der Kraft mit der Geschwindigkeit und dem Kosinus des zwischen ihnen gebildeten Winkels. Da in diesem Fall Kraft und Geschwindigkeit in die gleiche Richtung und Richtung weisen, ist der Winkel θ null und der Kosinus ist 1.
Topf = F. Kommen Sie. weil
Pot = F.Vm. cos 0
Topf = F. Kommen Sie. 1
Isolieren von F und Ersetzen der Werte,
Die Stärke der ausgeübten Kraft beträgt 20 kN.
Frage 3
(Fuvest-SP). Ein Förderband transportiert 15 Getränkekisten pro Minute von einem unterirdischen Lager ins Erdgeschoss. Das Laufband hat eine Länge von 12 m, eine Neigung von 30° aus der Horizontalen und bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Die zu transportierenden Kartons werden bereits mit der Geschwindigkeit des Förderbandes platziert. Wenn jede Box 200 N wiegt, muss der Motor, der diesen Mechanismus antreibt, folgende Leistung erbringen:
a) 20W
b) 40W
c) 300W
d) 600W
e) 1800W
Auflösung:
Die Leistung wird durch das Verhältnis zwischen Arbeit und Zeitaufwand in Sekunden angegeben.
Daten:
t = 1 min = 60 s
Bandlänge = 12 m
Neigung = 30°
P = 200 N pro Karton
Bei 15 Boxen haben wir 200 N x 15 = 3000 N.
Also P = 3000 N, also mg = 3000 N.
Da die Arbeit der Gravitationskraft durch T = m.g.h gegeben ist, müssen wir die Höhe bestimmen.
In Höhe h bildet die Matte ein rechtwinkliges Dreieck von 30° zur Horizontalen. Um h zu bestimmen, verwenden wir den Sinus von 30º.
Aus der Trigonometrie wissen wir, dass Sinus 30° = 1/2 ist.
Die Arbeit wird gegeben von:
Um die Potenz zu bestimmen, teilen Sie einfach die Arbeit durch die Zeit.
Die Antwort ist daher der Buchstabe c.
Ihr Interesse an:
Elektrische Energie
Arbeit und Energie
Physikalische Formeln
