Vermogen is een maat voor hoe snel een taak wordt uitgevoerd, of hoeveel taken er in een bepaald tijdsinterval worden uitgevoerd.
In de natuurkunde heeft het concept van macht betrekking op de hoeveelheid energie die wordt verbruikt of geleverd om deze taken uit te voeren, en de tijd die werd gebruikt.
Als twee machines hetzelfde werk doen en een van hen doet het in de helft van de tijd, hoe sneller hoe krachtiger. Als twee machines dezelfde hoeveelheid tijd werken, en een van hen produceert twee keer zoveel, dan is de machine die het meeste produceert de krachtigste.
De kracht is het resultaat van de verdeling tussen het werk en het tijdsinterval dat wordt gebruikt om dit werk uit te voeren, omdat het een scalaire grootheid is, dat wil zeggen dat het niet nodig is om richting en richting te definiëren.
Gemiddelde vermogensformule
Waar:
T is arbeid, gemeten in J (joule);, gemeten in s (seconden).
Aangezien de hoeveelheid werk, dat wil zeggen energie, gebruikt of geleverd, in de loop van de tijd kan variëren, geeft de bovenstaande formule het gemiddelde vermogen weer.
krachtbron
In het internationale systeem (SI) is de werkeenheid de joule (J) en de tijd de seconde (s). Daarom is de eenheid van kracht J/s, een maat die zo belangrijk is dat hij een speciale naam heeft gekregen, de watt (W), ter ere van James Watt, uitvinder, wiskundige en ingenieur. Door velen beschouwd als de voorloper van de industriële revolutie, perfectioneerde James Watt de stoommachine en later patenteerde hij zijn eigen motor, naast vele andere bijdragen.
Een ander concept ontwikkeld door James Watt was HP (Horse-Power), of CV (PK).
Het is gebruikelijk om andere manieren tegen te komen om vermogen weer te geven, zoals de meervoudige kW (1000 W) en MW (1 000 000 W), die vaak worden gebruikt in de elektrische energievoorziening.
In foot-pound-seconden wordt 1 watt uitgedrukt als:
Kracht van een constante kracht in een verplaatsing
Potentie wordt uitgedrukt door:
Een kracht F voert arbeid uit op een lichaam en verplaatst het van punt A naar punt B. De arbeid verricht door kracht F bij het verplaatsen van het lichaam kan als volgt worden berekend:
Waar:
F is een constante kracht, gemeten in Newton (N).
d is de verplaatsing, gemeten in meters (m).
cos θ is de cosinus van hoek θ. (hoek gevormd tussen de richtingen van kracht en beweging)
Kracht van een kracht als functie van de gemiddelde snelheid
Aangezien de gemiddelde snelheid de verplaatsing is gedeeld door de tijd, volgens de relatie:
Als we de vorige vergelijking van het werk vervangen, hebben we:
onmiddellijke kracht
De potentie is het resultaat van het verdelen van het werk en de hoeveelheid tijd die nodig is om dat werk uit te voeren. Als we een heel klein tijdsinterval nemen, dat naar nul neigt, hebben we het momentane vermogen.
Waar,
betekent dat de verdeling zal worden gedaan met a 
heel dicht bij nul.
Prestatie
Het rendement van een machine of apparaat is de verhouding tussen het werkelijk verbruikte vermogen en het ontvangen vermogen. Deze nuttige kracht is het bruikbare deel, het is de kracht die werd ontvangen minus dat wat werd gedissipeerd.
Een apparaat of machine die een hoeveelheid stroom krijgt, kan het niet volledig omzetten in werk, een onderdeel gaat verloren door wrijving, in de vorm van hitte, geluid en andere processen.
Potu = Potr - Potd
Waar:
Potu het is de nuttige kracht;
veulen is de ontvangen kracht;
Potd is de gedissipeerde kracht.
Inkomensformule
Waar,
is het inkomen;
Potu het is de nuttige kracht;
veulen is het ontvangen vermogen.
Een andere manier om opbrengst uit te drukken, is door de uitdrukking van nuttig vermogen te vervangen door opbrengst.
Het rendement is altijd minder dan 100%. Om te begrijpen waarom dit gebeurt, is het noodzakelijk om te zien dat in de formule het bruikbare vermogen, dat in de teller staat, altijd kleiner is dan het ontvangen vermogen, omdat er altijd dissipatie is.
Omdat het een verdeling is tussen hoeveelheden van dezelfde eenheid, heeft de opbrengst geen maateenheid, omdat ze in de verdeling worden opgeheven. We zeggen dat het een dimensieloze hoeveelheid is en het is gebruikelijk om het als een percentage uit te drukken.
Het idee van opbrengst kan worden uitgebreid tot elektrische, thermische en mechanische machines.
Leer meer over prestaties met Carnot-cyclus.
Opdrachten
vraag 1
Een schip dat een bestelling auto's zal vervoeren, legt aan om het te laden. De voertuigen staan in containers en hebben een massa van ongeveer 4000 kg per stuk. Om ze van de haven naar het scheepsdek te brengen, tilt een kraan ze op tot een hoogte van 30 m. Elke handeling van het optillen van een container duurt 5 min.
Bereken het vermogen dat door de kraan wordt gebruikt om deze taak uit te voeren. Beschouw de zwaartekrachtversnelling g, gelijk aan 10 m/s².
Resolutie:
Aangezien het gemiddelde vermogen arbeid gedeeld door tijd is, en tijd al door het probleem wordt verschaft, moeten we werk bepalen.
Gegevens:
m = 4000 kg
hoogte = 30 m
t = 5 min = 5 x 60 s = 300 s
g = 10 m/s².
Kraanwerk wordt gegeven door gewichtskracht.
Dus,
Het gebruikte vermogen zal 4 kW zijn.
vraag 2
Op een weg rijdt een auto met een constante snelheid van 40 m/s. Om deze beweging uit te voeren, oefent u een constante horizontale kracht uit in dezelfde richting als de snelheid. De motor levert een vermogen van 80 kW. Wat is de intensiteit van de uitgeoefende kracht?
Resolutie:
We kunnen kracht bepalen door zijn relatie tot kracht en snelheid.
Gegevens:
Vm = 40 m/s
Pot = 80 kW
De kracht van een constante kracht wordt gegeven door het product van de kracht door de snelheid en door de cosinus van de hoek die ertussen wordt gevormd. Omdat in dit geval kracht en snelheid in dezelfde richting en richting zijn, is de hoek θ nul en is cosinus 1.
Pot = F. vm. want
Pot = F.Vm. cos 0
Pot = F. vm. 1
Isoleren van F en het vervangen van de waarden,
De intensiteit van de uitgeoefende kracht zal 20 kN zijn.
vraag 3
(Fuvest-SP). Een transportband transporteert 15 kratten dranken per minuut van een ondergronds magazijn naar de begane grond. De loopband heeft een lengte van 12 m, een helling van 30º ten opzichte van de horizontaal en beweegt met constante snelheid. De te transporteren dozen worden al met de snelheid van de transportband geplaatst. Als elke doos 200 N weegt, moet de motor die dit mechanisme aandrijft het vermogen leveren van:
een) 20W
b) 40W
c) 300W
d) 600W
e) 1800W
Resolutie:
Macht wordt gegeven door de relatie tussen werk en gebruikte tijd, in seconden.
Gegevens:
t = 1 min = 60 s
Bandlengte = 12 m
helling = 30°
P = 200 N per doos
Met 15 dozen hebben we 200 N x 15 = 3000 N.
Dus P = 3000 N, dus mg = 3000 N.
Omdat de arbeid van de zwaartekracht wordt gegeven door T = m.g.h, moeten we de hoogte bepalen.
Op hoogte h vormt de mat een rechthoekige driehoek 30º ten opzichte van de horizontaal. Dus om h te bepalen, gebruiken we de sinus van 30º.
Uit trigonometrie weten we dat sinus 30° = 1/2.
Het werk wordt gegeven door:
Om de potentie te bepalen, deelt u het werk gewoon door de tijd.
Het antwoord is dus de letter c.
Jij omdat je geïnteresseerd bent in:
Elektrische energie
werk en energie
Fysische formules
