Народна Освіта » Фізика » Мощность

НАРОДНА ОСВІТА

Мощность

Возможно, важнейшим в развитии человеческой цивилизации стало время, когда человек начал изготовлять простые орудия труда, строить примитивное жилье, пахать землю. Сначала люди использовали для выполнения работы только мышечную силу своих рук, затем — силу домашних животных: лошадей, быков, ослов, верблюдов. Это позволило за меньшее время выполнять ту же работу.

Однако настоящий прорыв произошел благодаря использованию машин и механизмов — автомобилей, судов, поездов, кранов, экскаваторов и т. п. Современные машины могут выполнять работу в тысячи раз быстрее человека. Какая же характеристика машин является показателем их эффективности?

 

Знакомимся с физической величиной «мощность»

Разным исполнителям для выполнения одной и той же работы требуется разное время. Так, если экскаватор и землекоп одновременно начнут копать траншеи (рис. 31.1), то понятно, что экскаватор выполнит работу значительно быстрее, чем землекоп. Кран быстрее, чем грузчик, перенесет нужное количество кирпичей; трактор быстрее лошади вспашет поле. Приведите еще несколько подобных примеров.

Для характеристики скорости выполнения работы используют физическую величину мощность.

 

 

Мощность — это физическая величина, характеризующая скорость выполнения работы и равная отношению выполненной работы ко времени, за которое эта работа была выполнена:

 

 

где N— мощность; A— работа; t— время выполнения работы.

Единица мощности в СИ— ватт:

 

 

Эта единица получила свое название в честь британского инженера и изобретателя-механика Дж. Ватта* (рис. 31.2).

1 Вт равен мощности, при которой в течение1 с выполняется работа1 Дж:

 

 

Из определения мощности следует, что мощность численно равна работе, выполненной за одну секунду.

При выполнении механической работы большую мощность развивает тело, которое за то же время выполняет большую работу. Например, один двигатель самолета АН-225 почти в 5 раз мощнее, чем один двигатель самолета АН-140 (см. таблицу)**, поскольку за 1 с он выполняет работу 9190 кДж, а двигатель самолета АН-140 — только 1840 кДж.

Выясняем, как мощность зависит от силы тяги и скорости движения

Предположим, необходимо вычислить мощность движущегося с постоянной скоростью V транспортного средства, двигатель которого создает силу тяги F. Для определения мощности воспользуемся формулой:

 

 

В качестве единицы мощности Джеймс Ватт ввел лошадиную силу. Эту единицу и сейчас используют в технике: 1 л. с. и 735,5 Вт.

Общая мощность двигателей самолета АН-225 (имеющего 6 двигателей) превышает общую мощность двигателей самолета АН-140 (имеющего 2 двигателя) в 15 раз.

 

 

Мощность двигателей некоторых технических средств

Технические

средства

Мощность,

кВт

Стиральные

машины

0,15-0,45

Пылесосы

1,3-2,5

Мотоциклы

11-230

Легковые

автомобили

37-1000

Грузовые

автомобили

35-2940

Тракторы

45-410

Вертолеты

425-8380

Самолет АН-140 (1 двигатель)

1840

Самолет

АН-225

«Мрия»

(1 двигатель)

9190

Ракета-носитель «Протон» (общая мощность)

« 4,4 107

 

Вспомним формулу для расчета работы: А = Fl, а также то, что при равномерном движении путь ^ пройденный телом, равен произведению скорости движения тела на время его движения: I = VI. После преобразований имеем:

 

Итак, формула для вычисления мощности:

 

 

Обратите внимание!Данная формула позволяет рассчитать также мгновенную мощность (то есть мощность в определенный момент времени) любого транспортного средства, даже если скорость его движения и сила тяги постоянно изменяются.

Учимся решать задачи

Задача. Человек равномерно поднимает ведро с водой на высоту 20 м за 20 с. Какую мощность развивает человек, если масса ведра с водой равна 10 кг?

Анализ физической проблемы. Чтобы определить мощность, нужно рассчитать работу, которую выполнил человек, поднимая ведро на определенную высоту. Для этого нужно найти значение силы Р, с которой человек действует на ведро.

На ведро действуют две силы: сила тяжести Ртяж и сила Р (см. рисунок). Ведро движется равномерно, поэтому эти силы скомпенсированы: Р = Ртяж. Учитывая эти условия, найдем искомое значение силы.

Задачу будем решать в единицах СИ.

 

 

 

,Подводим итоги

Мощность — это физическая величина, характеризующая скорость выполнения работы и равная отношению выполненной работы ко времени, за которое данная работа была выполнена:

 

 

Контрольные вопросы

У 1. Дайте определение мощности. 2. Назовите единицу мощности в СИ и дайте ее определение. 3. Какая внесистемная единица мощности вам известна? 4. Как определить мощность, которую развивает тело, если известны сила, действующая на тело, и скорость движения тела?

, Упражнение № 31

1. Первоклассник и одиннадцатиклассник за одинаковое время поднялись по ступенькам с первого этажа на второй. Кто из них развил во время движения большую мощность?

2. Мальчик, поднимаясь по ступенькам, развил мощность 160 Вт. Какую работу выполнил мальчик за 20 с?

3. За какое время двигатель автомобиля, мощность которого 150 кВт, выполнит работу 900 кДж?

4. Автомобиль ехал по горизонтальному участку дороги, а затем начал подъем (рис. 1). Изменится ли скорость движения автомобиля, если мощность его двигателя постоянна?

5. Общая мощность двигателей самолета составляет 10 МВт. Определите силу сопротивления движению, если самолет движется с постоянной скоростью 720 км/ч.

6. Составьте задачу, обратную задаче в § 31, и решите ее.

7. На графике (рис. 2) представлена зависимость силы тяги мотоцикла от пути, который он преодолел за 2 мин движения. Определите среднюю мощность двигателя мотоцикла.

8. «Три ущелья» — расположенная в Китае самая мощная гидроэлектростанция в мире. Она может заменить 9 атомных электростанций средней мощности. Высота ее плотины равна 180 м, мощность водного потока составляет 22,5 ГВт. Определите объем воды, падающей с плотины за минуту.

9. Воспользуйтесь дополнительными источниками информации и составьте 1-2 задачи по теме § 31. Решите составленные задачи; условия и решения оформите на отдельном листе.

 

 

 

10. Заполните таблицу. Считайте, что

 

Экспериментальное задание

Представьте, что вам необходимо определить мощность двигателя, используемого для подъема грузов. Какие физические величины вы будете измерять? Какие приборы вам понадобятся? Как вы оцените погрешность измерения?

 

Физика и техника в Украине

Игорь Рафаилович Юхновский (род. в 1925 г.) — ученый в области теоретической физики, основатель львовской научной школы статистической физики, один из основателей Западного научного центра НАН Украины, общественный деятель, академик Национальной академии наук Украины, Герой Украины.

После окончания физико-математического факультета Львовского государственного университета им. Ивана Франко И. Р. Юхновский продолжил обучение в аспирантуре этого университета на кафедре теоретической физики. Именно здесь он прошел путь от аспиранта до академика. И. Р. Юхновский и его ученики получили фундаментальные результаты в микроскопической теории электролитов, теории маталлов и сплавов, теории жидкого гелия, теории фазовых переходов.

В 1990 году И. Р Юхновский создал Институт физики конденсированных систем НАНУ (г. Львов). Достижения ученого и возглавляемого им коллектива получили широкое признание в научном мире.

 

 

 

Это материал учебника Физика 7 класс Барьяхтар, Довгий

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 24-01-2017, 08:01, посмотрело: 739