Потужність - це міра того, наскільки швидко виконується завдання або скільки завдань виконується за певний проміжок часу.
У фізиці поняття потужності пов’язує кількість енергії, яка споживається або подається для виконання цих завдань, і час, який було використано.
Якщо дві машини виконують однакову роботу, і одна з них робить це за половину часу, чим швидше, тим потужніше. Якщо дві машини працюють однаково довго, а одна з них виробляє вдвічі більше, машина, яка виробляє найбільше, є найпотужнішою.
Потужність є результатом розподілу між роботою та інтервалом часу, який використовується для її виконання, будучи скалярною величиною, тобто не потрібно визначати напрямок та напрямок.
Формула середньої потужності
Де:
Т - робота, виміряна в Дж (джоулів);, виміряне в с (секунди).
Оскільки обсяг роботи, тобто енергії, використаної чи доставленої, може змінюватися протягом певного періоду, наведена вище формула дає середню потужність.
блок живлення
У міжнародній системі (SI) одиницею роботи є джоуль (J), а часом - секунда (и). Ось чому одиницею потужності є J / s, міра настільки важлива, що їй дали спеціальну назву, ватт (Вт), на честь Джеймса Ватта, винахідника, математика та інженера. Багато хто вважав попередником промислової революції, Джеймс Ватт вдосконалив паровий двигун, а згодом запатентував власний двигун, на додаток до багатьох інших внесків.
Іншою концепцією, розробленою Джеймсом Уаттом, була HP (Horse-Power) або CV (кінська сила).
Зазвичай зустрічаються інші способи подання потужності, такі як багатократні кВт (1000 Вт) та МВт (1 000 000 Вт), які зазвичай використовуються в електропостачанні.
У фут-фунт-секундах, 1 Вт виражається як:
Потужність постійної сили при зміщенні
Потенція виражається:
Сила F, виконує роботу над тілом, переміщуючи його з точки А в точку В. Роботу, що виконується силою F при русі тіла, можна обчислити наступним чином:
Де:
F - постійна сила, виміряна в ньютонах (N).
d - переміщення, виміряне в метрах (м).
cos θ - косинус кута θ. (кут, утворений між напрямками сили та руху)
Потужність сили як функція середньої швидкості
Оскільки середньою швидкістю є переміщення, поділене на час, відповідно до співвідношення:
Підставивши попереднє рівняння роботи, маємо:
миттєва потужність
Потенція є результатом розподілу роботи та кількості часу, який використовується для виконання цієї роботи. Якщо взяти дуже малий інтервал часу, прагнучи до нуля, ми отримаємо миттєву потужність.
Де,
означає, що поділ буде здійснено за допомогою a 
дуже близько до нуля.
Продуктивність
Ефективність машини або пристрою - це співвідношення між фактично використаною потужністю та потужністю, яку вона отримала. Ця корисна потужність є корисною частиною, це потужність, яка була отримана за мінусом тієї, що розсіялася.
Пристрій або машина, що отримує кількість енергії, не може повністю перетворити її на роботу, частина втрачається внаслідок тертя у вигляді тепла, шуму та інших процесів.
Поту = Потр - Потд
Де:
Поту це корисна сила;
лоша - отримана потужність;
Потд - розсіяна потужність.
Формула доходу
Де,
- дохід;
Поту це корисна сила;
лоша - отримана потужність.
Інший спосіб вираження врожайності - це замінити вираз корисної потужності врожайністю.
Урожайність завжди менше 100%. Щоб зрозуміти, чому це відбувається, необхідно побачити, що у формулі корисна потужність, яка знаходиться в чисельнику, завжди менша за отриману потужність, оскільки завжди існує розсіювання.
Оскільки це поділ між величинами однієї і тієї ж одиниці, врожайність не має одиниці виміру, оскільки вони анулюються в поділі. Ми говоримо, що це безрозмірна величина, і прийнято виражати її у відсотках.
Ідею виходу можна поширити на електричні, теплові та механічні машини.
Дізнайтеся більше про продуктивність за допомогою Цикл Карно.
Вправи
питання 1
Корабель, який перевозитиме замовлення вагонів, щоб його завантажити. Транспортні засоби знаходяться в контейнерах та мають приблизну масу 4000 кг кожна. Щоб перенести їх з гавані на палубу корабля, кран піднімає їх на висоту 30 м. Кожна операція підйому контейнера триває 5 хв.
Обчисліть потужність, яку використовує кран для виконання цього завдання. Розглянемо прискорення сили тяжіння g, рівне 10 м / с².
Дозвіл:
Оскільки середня потужність - це робота, поділена на час, і час вже заданий проблемою, нам потрібно визначити роботу.
Дані:
м = 4000 кг
висота = 30 м
t = 5 хв = 5 х 60 с = 300 с
g = 10 м / с².
Робота крана надаватиметься силою ваги.
Таким чином,
Використовувана потужність складе 4 кВт.
питання 2
На дорозі машина рухається з постійною швидкістю 40 м / с. Для виконання цього руху прикладіть постійну горизонтальну силу в тому ж напрямку, що і швидкість. Потужність двигуна становить 80 кВт. Яка інтенсивність прикладеної сили?
Дозвіл:
Ми можемо визначити силу через її відношення до сили та швидкості.
Дані:
Vm = 40 м / с
Бак = 80 кВт
Потужність постійної сили задається добутком сили на швидкість і на косинус кута, утвореного між ними. Оскільки в цьому випадку сила та швидкість знаходяться в одному напрямку та напрямку, кут θ дорівнює нулю, а косинус - 1.
Горщик = F. Vm. cos θ
Горщик = F.Vm. cos 0
Горщик = F. Приходьте. 1
Виділяючи F і замінюючи значення,
Інтенсивність прикладеної сили складе 20 кН.
питання 3
(Фувест-СП). Конвеєрна стрічка транспортує 15 випадків напоїв за хвилину з підземного складу на перший поверх. Бігова доріжка має довжину 12 м, нахил 30 ° від горизонталі і рухається з постійною швидкістю. Ящики, які потрібно транспортувати, вже розміщені зі швидкістю транспортера. Якщо кожна коробка важить 200 Н, двигун, який приводить в рух цей механізм, повинен забезпечувати потужність:
а) 20 Вт
б) 40 Вт
в) 300 Вт
г) 600 Вт
д) 1800 Вт
Дозвіл:
Потужність надається співвідношенням між роботою та використаним часом, в секундах.
Дані:
t = 1 хв = 60 с
Довжина пояса = 12 м
нахил = 30 °
P = 200 Н на коробку
З 15 коробок ми маємо 200 N x 15 = 3000 N.
Отже Р = 3000 Н, отже, мг = 3000 Н.
Оскільки робота сили тяжіння задається T = m.g.h, нам потрібно визначити висоту.
На висоті h килимок утворює прямокутний трикутник 30º відносно горизонталі. Отже, для визначення h ми будемо використовувати синус 30º.
З тригонометрії ми знаємо, що синус 30 ° = 1/2.
Роботу виконуватимуть:
Щоб визначити потенцію, просто розділіть роботу на час.
Отже, відповідь - буква с.
Ви за інтерес до:
Електроенергія
робота та енергія
Формули фізики
