Η ισχύς είναι ένα μέτρο για το πόσο γρήγορα εκτελείται μια εργασία ή πόσες εργασίες εκτελούνται σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα.
Στη φυσική, η έννοια της δύναμης σχετίζεται με την ποσότητα ενέργειας που καταναλώνεται, ή παρέχεται, για την εκτέλεση αυτών των εργασιών και τον χρόνο που χρησιμοποιήθηκε.
Εάν δύο μηχανήματα κάνουν την ίδια δουλειά και ένα από αυτά το κάνει στο μισό χρόνο, τόσο πιο γρήγορα είναι το πιο δυνατό. Εάν δύο μηχανήματα λειτουργούν με τον ίδιο χρόνο και ένα από αυτά παράγει δύο φορές περισσότερο, το μηχάνημα που παράγει περισσότερο είναι το πιο ισχυρό.
Η ισχύς είναι το αποτέλεσμα της διαίρεσης μεταξύ της εργασίας και του χρονικού διαστήματος που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση αυτής της εργασίας, καθώς είναι μια κλιμακωτή ποσότητα, δηλαδή, δεν είναι απαραίτητο να καθοριστεί η κατεύθυνση και η κατεύθυνση.
Μέσος τύπος ισχύος
Οπου:
Τ είναι εργασία, μετρούμενη σε J (joules)., μετριέται σε s (δευτερόλεπτα).
Δεδομένου ότι η ποσότητα της εργασίας, δηλαδή η ενέργεια, η χρησιμοποιούμενη ή η παρεχόμενη ενέργεια, μπορεί να ποικίλει για μια χρονική περίοδο, ο παραπάνω τύπος δίνει τη μέση ισχύ.
μονάδα ισχύος
Στο διεθνές σύστημα (SI), η μονάδα εργασίας είναι η joule (J) και η ώρα είναι η δεύτερη (s). Γι 'αυτό η μονάδα ισχύος είναι J / s, ένα μέτρο τόσο σημαντικό που του δόθηκε ένα ειδικό όνομα, το watt (W), προς τιμήν του James Watt, εφευρέτη, μαθηματικού και μηχανικού. Θεωρείται από πολλούς ως πρόδρομος της βιομηχανικής επανάστασης, ο James Watt τελειοποίησε τη μηχανή ατμού και, αργότερα, κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τον δικό του κινητήρα, εκτός από πολλές άλλες συνεισφορές.
Μια άλλη ιδέα που αναπτύχθηκε από τον James Watt ήταν η HP (Horse-Power) ή το CV (ιπποδύναμη).
Είναι σύνηθες να συναντούμε άλλους τρόπους αναπαράστασης ισχύος, όπως τα πολλαπλάσια kW (1.000 W) και MW (1.000.000 W), που χρησιμοποιούνται συνήθως στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε πόδια-λίβρα-δευτερόλεπτα, 1 watt εκφράζεται ως:
Ισχύς σταθερής δύναμης σε μετατόπιση
Η ισχύς εκφράζεται από:
Η δύναμη F, εκτελεί εργασία πάνω σε ένα σώμα, μετακινώντας το από το σημείο Α στο σημείο Β. Η εργασία που εκτελείται από τη δύναμη F κατά την κίνηση του σώματος μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:
Οπου:
Το F είναι μια σταθερή δύναμη, μετρούμενη σε Newtons (N).
d είναι η μετατόπιση, μετρούμενη σε μέτρα (m).
cos θ είναι το συνημίτονο της γωνίας θ. (γωνία που σχηματίζεται μεταξύ των κατευθύνσεων δύναμης και κίνησης)
Ισχύς μιας δύναμης ως συνάρτηση της μέσης ταχύτητας
Καθώς η μέση ταχύτητα είναι η μετατόπιση διαιρούμενη με το χρόνο, σύμφωνα με τη σχέση:
Αντικαθιστώντας την προηγούμενη εξίσωση του έργου, έχουμε:
στιγμιαία δύναμη
Η ισχύς είναι το αποτέλεσμα του διαχωρισμού της εργασίας και του χρόνου που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση αυτής της εργασίας. Εάν πάρουμε ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα, τείνοντας προς το μηδέν, έχουμε την στιγμιαία ισχύ.
Οπου,
σημαίνει ότι η διαίρεση θα γίνει με ένα 
πολύ κοντά στο μηδέν.
Εκτέλεση
Η αποτελεσματικότητα μιας μηχανής ή συσκευής είναι ο λόγος μεταξύ της πραγματικής ισχύος που χρησιμοποιείται και της ισχύος που έλαβε. Αυτή η χρήσιμη δύναμη είναι το χρησιμοποιήσιμο μέρος, είναι η δύναμη που ελήφθη μείον εκείνη που διασκορπίστηκε.
Μια συσκευή ή μηχανή που λαμβάνει ποσότητα ισχύος δεν μπορεί να τη μετατρέψει πλήρως σε εργασία, ένα μέρος χάνεται λόγω τριβής, με τη μορφή θερμότητας, θορύβου και άλλων διαδικασιών.
Potu = Potr - Ποτ
Οπου:
Ποτού είναι η χρήσιμη δύναμη?
πουλάρι είναι η λαμβανόμενη δύναμη ·
Ποτ είναι η διαλυμένη δύναμη.
Τύπος εισοδήματος
Οπου,
είναι το εισόδημα?
Ποτού είναι η χρήσιμη δύναμη?
πουλάρι είναι η λαμβανόμενη δύναμη.
Ένας άλλος τρόπος έκφρασης της απόδοσης είναι να αντικαταστήσει την έκφραση της χρήσιμης ισχύος για απόδοση.
Η απόδοση είναι πάντα μικρότερη από 100%. Για να καταλάβουμε γιατί συμβαίνει αυτό, είναι απαραίτητο να δούμε ότι στον τύπο, η χρήσιμη ισχύς, που βρίσκεται στον αριθμητή, είναι πάντα μικρότερη από τη λαμβανόμενη ισχύ, καθώς υπάρχει πάντα απαλλαγή.
Δεδομένου ότι είναι μια διαίρεση μεταξύ των ποσοτήτων της ίδιας μονάδας, η απόδοση δεν έχει μονάδα μέτρησης, καθώς ακυρώνονται στη διαίρεση. Λέμε ότι είναι μια αδιάστατη ποσότητα και είναι κοινό να το εκφράζουμε ως ποσοστό.
Η ιδέα της απόδοσης μπορεί να επεκταθεί σε ηλεκτρικές, θερμικές και μηχανικές μηχανές.
Μάθετε περισσότερα σχετικά με την απόδοση με Κύκλος Carnot.
Γυμνάσια
ερώτηση 1
Ένα πλοίο που θα μεταφέρει μια παραγγελία αποβαθρών αυτοκινήτων για να το φορτώσει. Τα οχήματα είναι σε εμπορευματοκιβώτια και έχουν μάζα περίπου 4000 kg το καθένα. Για να τα μετακινήσετε από το λιμάνι στο κατάστρωμα του πλοίου, ένας γερανός τους ανυψώνει σε ύψος 30 μέτρων. Κάθε λειτουργία ανύψωσης ενός εμπορευματοκιβωτίου διαρκεί 5 λεπτά.
Υπολογίστε την ισχύ που χρησιμοποιείται από τον γερανό για την εκτέλεση αυτής της εργασίας. Εξετάστε την επιτάχυνση της βαρύτητας g, ίση με 10 m / s².
Ανάλυση:
Δεδομένου ότι η μέση ισχύς διαιρείται με το χρόνο και ο χρόνος παρέχεται ήδη από το πρόβλημα, πρέπει να προσδιορίσουμε την εργασία.
Δεδομένα:
m = 4000 κιλά
ύψος = 30 μ
t = 5 λεπτά = 5 x 60 s = 300 s
g = 10 m / s².
Η εργασία γερανού θα δοθεί με δύναμη βάρους.
Ετσι,
Η ισχύς που χρησιμοποιείται θα είναι 4 kW.
Ερώτηση 2
Σε δρόμο, ένα αυτοκίνητο κινείται με σταθερή ταχύτητα 40 m / s. Για να εκτελέσετε αυτήν την κίνηση, εφαρμόστε μια σταθερή οριζόντια δύναμη στην ίδια κατεύθυνση με την ταχύτητα. Ο κινητήρας παράγει ισχύ 80 kW. Ποια είναι η ένταση της εφαρμοζόμενης δύναμης;
Ανάλυση:
Μπορούμε να προσδιορίσουμε τη δύναμη μέσω της σχέσης του με την ισχύ και την ταχύτητα.
Δεδομένα:
Vm = 40 m / s
Δοχείο = 80 kW
Η ισχύς μιας σταθερής δύναμης δίνεται από το προϊόν της δύναμης από την ταχύτητα και από το συνημίτονο της γωνίας που σχηματίζεται μεταξύ τους. Όπως στην περίπτωση αυτή, η δύναμη και η ταχύτητα είναι στην ίδια κατεύθυνση και κατεύθυνση, η γωνία θ είναι μηδέν και το συνημίτονο είναι 1.
Ποτ = F. Vm. cos θ
Ποτ = F.Vm. cos 0
Ποτ = F. Vm. 1
Απομόνωση F και αντικατάσταση των τιμών,
Η ένταση της εφαρμοζόμενης δύναμης θα είναι 20 kN.
ερώτηση 3
(Fuvest-SP). Μια μεταφορική ταινία μεταφέρει 15 κιβώτια ποτών ανά λεπτό από μια υπόγεια αποθήκη στο ισόγειο. Ο διάδρομος έχει μήκος 12 m, κλίση 30º από την οριζόντια και κινείται με σταθερή ταχύτητα. Τα κιβώτια που πρόκειται να μεταφερθούν έχουν ήδη τοποθετηθεί με την ταχύτητα του μεταφορέα. Εάν κάθε κουτί ζυγίζει 200 N, ο κινητήρας που κινεί αυτόν τον μηχανισμό πρέπει να παρέχει τη δύναμη:
α) 20W
β) 40W
γ) 300W
δ) 600W
ε) 1800W
Ανάλυση:
Η ισχύς δίνεται από τη σχέση μεταξύ εργασίας και χρόνου που χρησιμοποιείται, σε δευτερόλεπτα.
Δεδομένα:
t = 1 λεπτό = 60 s
Μήκος ζώνης = 12 m
κλίση = 30 °
P = 200 N ανά κουτί
Με 15 κουτιά, έχουμε 200 N x 15 = 3000 N.
Έτσι P = 3000 N, επομένως mg = 3000 N.
Καθώς το έργο της βαρυτικής δύναμης δίνεται από T = m.g.h, πρέπει να προσδιορίσουμε το ύψος.
Στο ύψος h, το στρώμα σχηματίζει ένα ορθογώνιο τρίγωνο 30º σε σχέση με το οριζόντιο. Έτσι, για να προσδιορίσουμε το h, θα χρησιμοποιήσουμε το ημίτονο των 30º.
Από την τριγωνομετρία, γνωρίζουμε ότι ημιτονοειδής 30 ° = 1/2.
Το έργο θα δοθεί από:
Για να προσδιορίσετε την ισχύ, απλώς διαιρέστε το έργο με την ώρα.
Η απάντηση, επομένως, είναι το γράμμα γ.
Σας ενδιαφέρει:
Ηλεκτρική ενέργεια
εργασία και ενέργεια
Τύποι φυσικής
