მექანიკური სიმძლავრე და მოსავლიანობა

სიმძლავრე არის ამოცანა, თუ რამდენად სწრაფად შესრულდება დავალება, ან რამდენი ამოცანაა შესრულებული მოცემულ დროში.

ფიზიკაში ძალაუფლების ცნება უკავშირდება ენერგიის რაოდენობას, რომელიც მოხმარდება ან მიეწოდება ამ ამოცანების შესასრულებლად და გამოყენებულ დროს.

თუ ორი მანქანა ერთსა და იმავე საქმეს ასრულებს და ერთი მათგანი ასრულებს ამას ნახევარ დროში, უფრო სწრაფია, უფრო ძლიერია. თუ ორი მანქანა ერთსა და იმავე დროს მუშაობს და ერთი მათგანი ორჯერ მეტს აწარმოებს, მანქანა, რომელიც ყველაზე მეტს გამოიმუშავებს, ყველაზე ძლიერია.

სიმძლავრე არის სამუშაოს დაყოფისა და დროის ინტერვალის გაყოფის შედეგი, რომელიც გამოიყენება ამ სამუშაოს შესასრულებლად, რადგან ეს არის სკალარული სიდიდე, ანუ არ არის აუცილებელი განისაზღვროს მიმართულება და მიმართულება.

საშუალო სიმძლავრის ფორმულა

სად:
თ არის სამუშაო, იზომება J (joules);
, იზომება წამებში (წამებში).

რამდენადაც სამუშაოების მოცულობა, ანუ ენერგია, გამოყენებული ან მოწოდებული, შეიძლება განსხვავდებოდეს გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, ზემოთ მოცემული ფორმულა იძლევა საშუალო სიმძლავრეს.

დენის ერთეული

საერთაშორისო სისტემაში (SI) სამუშაო ერთეულია ჯული (J) და დრო მეორე (s). ამიტომ დენის ერთეული არის J / s, ზომა იმდენად მნიშვნელოვანია, რომ მას სპეციალური სახელი ვატი (W) მიენიჭა, გამომგონებლის, მათემატიკოსისა და ინჟინრის ჯეიმს უოტის საპატივცემულოდ. ბევრის აზრით, ინდუსტრიული რევოლუციის წინამორბედია, ჯეიმს უოტმა სრულყო ორთქლის ძრავა და, მოგვიანებით, დააპატენტა საკუთარი ძრავა, მრავალი სხვა წვლილის გარდა.

ჯეიმს უოტი (1736-1819)

ჯეიმს უოტის მიერ შემუშავებული კიდევ ერთი კონცეფცია იყო HP (ცხენის ძალა), ან CV (ცხენის ძალა).

ხშირია ენერგიის წარმოდგენის სხვა გზები, როგორიცაა მრავალჯერადი კვტ (1,000 ვტ) და მეგავატი (1 000 000 ვტ), რომლებიც ხშირად გამოიყენება ელექტროენერგიის მიწოდებაში.

წამში ფუნტ წამში, 1 ვატი გამოიხატება შემდეგნაირად:

მუდმივი ძალის სიმძლავრე გადაადგილებაში

პოტენციალი გამოიხატება:

F ძალა, ასრულებს სხეულზე მუშაობას, გადაადგილებით A წერტილიდან B წერტილამდე. სხეულის გადაადგილებისას F ძალით შესრულებული სამუშაო შეიძლება გამოითვალოს შემდეგნაირად:

სად:
F არის მუდმივი ძალა, იზომება ნიუტონში (N).
d არის გადაადგილება, იზომება მეტრებში (მ).
cos θ არის θ კუთხის კოსინუსი. (კუთხე ჩამოყალიბდა ძალისა და მოძრაობის მიმართულებებს შორის)

ძალის სიმძლავრე, როგორც საშუალო სიჩქარის ფუნქცია

როგორც საშუალო სიჩქარე არის გადაადგილება გაყოფილი დროზე, დამოკიდებულების შესაბამისად:

ჩანაცვლებით სამუშაოს წინა განტოლება, ჩვენ გვაქვს:

მყისიერი ძალა

სიმძლავრე არის სამუშაოს დაყოფისა და ამ სამუშაოს შესასრულებლად გამოყენებული დროის ოდენობის შედეგი. თუ ძალიან მცირე დროის ინტერვალს ავიღებთ, ნულისკენ მივდივართ, მყისიერი ძალა გვაქვს.

სად
ნიშნავს, რომ დაყოფა მოხდება ა ძალიან ახლოს არის ნულთან.

Შესრულება

მანქანის ან მოწყობილობის ეფექტურობა არის თანაფარდობა ფაქტობრივად გამოყენებულ ენერგიასა და მის მიერ მიღებულ ენერგიას შორის. ეს სასარგებლო ძალა გამოსადეგი ნაწილია, ეს არის ძალა, რომელიც მიიღო მინუს, რაც გაფანტა.
მოწყობილობა ან მანქანა, რომელიც იღებს ენერგიის რაოდენობას, სრულად ვერ გადააქცევს მას სამუშაოში, ნაწილი იკარგება ხახუნის გამო, სითბოს, ხმაურის და სხვა პროცესების სახით.

Potu = Potr - Potd

სად:

პოტუ არის სასარგებლო ძალა;
კარავი არის მიღებული ძალა;
პოტდი არის გაფანტული ძალა.

შემოსავლის ფორმულა

სად
არის შემოსავალი;
პოტუ არის სასარგებლო ძალა;
კარავი არის მიღებული ძალა.

მოსავლიანობის გამოხატვის კიდევ ერთი გზაა სასარგებლო ენერგიის გამოხატვის მოსავლიანობის ჩანაცვლება.

სარგებელი ყოველთვის 100% -ზე ნაკლებია. იმის გასაგებად, თუ რატომ ხდება ეს, აუცილებელია დაინახოს, რომ ფორმულაში სასარგებლო სიმძლავრე, რომელიც არის მრიცხველში, ყოველთვის ნაკლებია, ვიდრე მიღებული სიმძლავრე, რადგან ყოველთვის ხდება გაფრქვევა.

ვინაიდან ეს არის გაყოფა იმავე ერთეულის რაოდენობებს შორის, მოსავლიანობას არ აქვს საზომი ერთეული, რადგან ისინი გაუქმებულია დანაყოფში. ჩვენ ვამბობთ, რომ ეს არის განზომილებიანი სიდიდე და ჩვეულებრივია მისი პროცენტულად გამოხატვა.

მოსავლიანობის იდეა შეიძლება გავრცელდეს ელექტრო, თერმულ და მექანიკურ მანქანებზე.

შეიტყვეთ მეტი შესრულების შესახებ კარნოტის ციკლი.

Სავარჯიშოები

კითხვა 1

გემი, რომელიც მანქანების შეკვეთას გადაჰყავს მის დასატვირთად. ტრანსპორტი კონტეინერებშია და სავარაუდო მასა 4000 კგ-ს შეადგენს. მათ ნავსადგურიდან გემის ბორტზე გადასასვლელად ამწე ამწეებს 30 მეტრის სიმაღლეზე. კონტეინერის აწევის თითოეული ოპერაცია გრძელდება 5 წთ.

გამოთვალეთ ამწეის მიერ ენერგიის გამოყენება ამ დავალების შესასრულებლად. განვიხილოთ სიმძიმის გ აჩქარება, ტოლი 10 მ / წმ.

იხილეთ პასუხი

რეზოლუცია:
მას შემდეგ, რაც საშუალო სიმძლავრე არის სამუშაო გაყოფილი დროზე და დრო უკვე უზრუნველყოფილია პრობლემით, ჩვენ უნდა დავადგინოთ სამუშაო.

მონაცემები:
მ = 4000 კგ
სიმაღლე = 30 მ
t = 5 წთ = 5 x 60 წმ = 300 წმ
g = 10 მ / წმ.

წეროს მუშაობა მიენიჭება წონის ძალას.

ამრიგად,

გამოყენებული ენერგია იქნება 4 კვტ.

კითხვა 2

გზაზე მანქანა მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით 40 მ / წმ. ამ მოძრაობის შესასრულებლად გამოიყენეთ მუდმივი ჰორიზონტალური ძალა იმავე მიმართულებით, როგორც სიჩქარე. ძრავა გამოიმუშავებს 80 კვტ. რა არის გამოყენებული ძალის ინტენსივობა?

იხილეთ პასუხი

რეზოლუცია:

ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ძალა მისი ურთიერთთანამშრომლობისა და სიჩქარის მიმართ.

მონაცემები:
Vm = 40 მ / წმ
ქოთანი = 80 კვტ

მუდმივი ძალის სიმძლავრე მოცემულია ძალის პროდუქტით სიჩქარით და მათ შორის წარმოქმნილი კუთხის კოსინუსით. რადგან ამ შემთხვევაში ძალა და სიჩქარე ერთსა და იმავე მიმართულებით და მიმართულებაშია, θ კუთხე არის ნულოვანი და კოსინუსი 1.

ქოთანი = ფ. ვმ cos θ
ქოთანი = F.Vm. კოს 0
ქოთანი = ფ. ვმ 1

F იზოლირება და მნიშვნელობების ჩანაცვლება,

გამოყენებული ძალის ინტენსივობა იქნება 20 კნ.

კითხვა 3

(Fuvest-SP). კონვეიერის ქამარი წუთში 15 სასმელის ტრანსპორტირებას ახდენს მიწისქვეშა საწყობიდან ქვედა სართულზე. სარბენი ბილიკის სიგრძეა 12 მ, ჰორიზონტალურიდან 30º დახრილობა და მოძრაობს მუდმივი სიჩქარით. ტრანსპორტირების ყუთები უკვე განთავსებულია კონვეიერის სიჩქარით. თუ თითოეული ყუთის წონაა 200 N, ძრავა, რომელიც ამ მექანიზმს მართავს, უნდა უზრუნველყოს:

ა) 20W
ბ) 40W
გ) 300W
დ) 600W
ე) 1800W

იხილეთ პასუხი

რეზოლუცია:

ძალას იძლევა მოცემული სამუშაოსა და გამოყენებულ დროს შორის კავშირი წამებში.

მონაცემები:
t = 1 წთ = 60 წმ
ქამრის სიგრძე = 12 მ
ფერდობზე = 30 °
P = 200 N თითო კოლოფზე

15 ყუთით, ჩვენ გვაქვს 200 N x 15 = 3000 N.

ასე რომ P = 3000 N, შესაბამისად მგ = 3000 N.

ვინაიდან გრავიტაციული ძალის მუშაობას იძლევა T = m.g.h, ჩვენ უნდა დავადგინოთ სიმაღლე.

თ სიმაღლეზე, ხალიჩა ჰორიზონტალურთან მიმართებაში ქმნის მართკუთხა სამკუთხედს 30º. ასე რომ, h- ს დასადგენად, ჩვენ გამოვიყენებთ სინუსს 30º.

ტრიგონომეტრიიდან ვიცით, რომ სინუსი 30 ° = 1/2.

ნამუშევარს მისცემს:

პოტენციის დასადგენად, ნამუშევარი დროის მიხედვით გაანაწილეთ.

შესაბამისად, პასუხია ასო c.

თქვენ გაინტერესებთ:

Ელექტროენერგიის
შრომა და ენერგია
ფიზიკის ფორმულები