+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Мощность (физика) — это… Что такое Мощность (физика)?

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Эффективная мощность, мощность двигателя, отдаваемая рабочей машине непосредственно или через силовую передачу. Различают полезную, полную и номинальную Э. м. двигателя. Полезной называют Э. м. двигателя за вычетом затрат мощности на приведение в действие вспомогательных агрегатов или механизмов, необходимых для его работы, но имеющих отдельный привод (не от двигателя непосредственно). Полная Э. м. — мощность двигателя без вычета указанных затрат. Номинальная Э. м., или просто номинальная мощность, — Э. м., гарантированная заводом-изготовителем для определённых условий работы. В зависимости от типа и назначения двигателя устанавливаются Э. м., регламентируемые стандартами или техническими условиями (например, наибольшая мощность судового реверсивного двигателя при определённой частоте вращения коленчатого вала в случае заднего хода судна — так называемая мощность заднего хода, наибольшая мощность авиационного двигателя при минимальном удельном расходе топлива — так называемая крейсерская мощность и т.

 п.). Э. м. зависит от форсирования (интенсификации) рабочего процесса, размеров и механического кпд двигателя.[1]

— средняя мощность
— мгновенная мощность

Так как работа является мерой изменения энергии, мощность можно определить также как скорость изменения энергии системы.

Единицы измерения

В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.

Соотношения между единицами мощности
Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с.
1 ватт 1
10-3
10-6 0,102 107 1,36·10-3
1 киловатт 103 1 10-3 102 1010 1,36
1 мегаватт 106 103 1 102·103 1013 1,36·103
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10-3 9,81·10-6 1 9,81·107 1,33·10-2
1 эрг в секунду 10-7 10-10 10-13 1,02·10-8 1 1,36·10-10
1 лошадиная сила[2]
735,5
735,5·10-3 735,5·10-6 75 7,355·109 1

Мощность в механике

Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

M — момент,  — угловая скорость,  — число пи, n — частота вращения (об/мин).

Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

S=P+jQ

S — Полная мощность, ВА

P — Активная мощность, Вт

Q — Реактивная мощность, ВАр

Приборы для измерения мощности

Примечания

  1. Большая Советская энциклопедия
  2. «метрическая лошадиная сила»

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Мощность | Физика

Как вы уже знаете, система тел, обладающая механической энергией, может совершить работу над внешними телами. В этом случае говорят, что тела этой системы являются источниками силы.

Одна и та же работа разными источниками силы может быть совершена за разное время. Например, человек может поднять сотню кирпичей на верхний этаж строящегося дома за несколько часов. Эти же кирпичи на тот же этаж подъемным краном можно поднять за несколько минут. То есть подъемный кран может выполнить работу по подъему кирпичей во много раз быстрее человека. Быстроту совершения работы характеризуют мощностью.

Мощность – физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы.

Чтобы определить мощность источника силы, надо работу A силы этого источника разделить на время Δt, за которое была совершена работа:

N = A / Δt

Если за любые равные промежутки времени источник силы совершает одинаковую работу A, то указанное отношение называют мгновенной мощностью (или просто мощностью) этого источника.

В других случаях указанное отношение называют средней мощностью за заданный промежуток времени.

В СИ единицу мощности называют ваттом (Вт):

1 Вт = 1 Дж / 1 с

Единица мощности названа в честь английского физика Джеймса Уатта 1873 г. Сам Уатт использовал в качестве единицы мощности лошадиную илу. Это работа, совершаемая за 1 секунду лошадью, которая работает целый день.

1 л. с. = 735 Вт.

Для примера отметим, что средняя мощность, развиваемая сердцем человека, примерно равна 2 Вт. При интенсивной работе в течение нескольких минут человек может развивать мощность около 1 кВт, а при отдельных движениях (прыжок с места, рывок при поднятии тяжести) мощность может достигать 4-5 кВт. Двигатели различных технических устройств, используемых в быту, имеют мощности от долей милливатта (электронно-механические часы) до сотен ватт (двигатели стиральной машины, электрического точила). Мощность же двигателей ракеты космического корабля «Энергия» достигает величины 1,2 · 1011 Вт.

Мощность источника силы F можно вычислить, зная силу и скорость v точечного тела, на которое она действует.

Как вы помните, скорость точки – это отношение перемещения точки к промежутку времени, в течение которого движение точки было практически равномерным и прямолинейным. Следовательно, за такой промежуток времени Δt перемещение точки Δx = v · Δt. В течение этого промежутка времени ускорение точки можно считать равным нулю. Следовательно, сумма действующих на точку сил согласно второму закону Ньютона должна быть равна нулю, а каждую из действующих сил можно считать постоянной. Поэтому работа силы, направление которой совпадает с направлением скорости точки, будет равна A = F · v · Δt. Следовательно, мощность источника силы, которая совпадает по направлению со скоростью, равна

N = F · v

Таким образом, если направления скорости и силы совпадают, то мощность источника силы положительна (значения F и v имеют одинаковые знаки).

Напротив, если скорость тела и действующая на него сила направлены в противоположные стороны, то мощность источника силы отрицательна (значения F и v имеют разные знаки).

Из полученной формулы следует, что, когда мощность двигателя постоянна, сила, которая приложена к движущемуся телу, благодаря работе двигателя увеличивается при уменьшении скорости. Именно поэтому водитель автомобиля, преодолевая участок, на котором сила сопротивления движению автомобиля велика, включает пониженную передачу. Уменьшая скорость автомобиля, он увеличивает силу, вращающую колеса.

Рассмотрим теперь, как можно вычислить мощность источника силы, на примере решения следующих задач.

Задача 1

Спортсмен поднялся по вертикальному канату за время Δt = 16 с на высоту h = 10 м. Какую среднюю мощность развивал этот спортсмен? Масса спортсмена M = 80 кг. Модуль ускорения свободного падения считайте равным g = 10 м/с2.

Решение. При подъеме по канату спортсмен совершил работу против силы тяжести, равную A = M · g · h = 80 кг · 10 м/с2 · 10 м = 8000 Дж. Следовательно, средняя мощность которую развивал спортсмен, равна
N = A / Δt = 8000 Дж / 16 с = 500 Вт.

Ответ: средняя мощность равна 500 Вт.

Задача 2

Определите массу груза, который может поднимать кран с постоянной скоростью v = 90 м/мин. Мощность двигателя крана N = 15 кВт. Модуль ускорения свободного падения считайте равным g = 10 м/с

2.

Решение. Из формулы N = F · v найдем модуль силы, с которой кран действует на равномерно поднимаемый груз: F = N/v. При равномерном подъеме эта сила должна уравновешивать действующую на груз силу тяжести F = m · g. Следовательно,

Итоги
Мощность – физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы.

Чтобы определить мощность источника силы, надо работу A силы этого источника разделить на время Δt, за которое была совершена работа:

N = A / Δt

Вопросы

  1. Что такое мощность?
  2. Как называют единицу мощности в СИ?
  3. Может ли мощность источника силы быть отрицательной? Приведите примеры источника силы с отрицательной мощностью.

Упражнения

  1. Какую работу совершили за год генераторы электростанции, если их средняя мощность за год была равна N = 2,5 МВт? Ответ выразите в джоулях.
  2. Определите среднюю мощность человека при быстрой ходьбе, если за Δt = 0,5 ч он делает 2500 шагов. Известно, что, делая один шаг, человек совершает работу A = 36 Дж.
  3. Оцените вашу мощность при ходьбе. Для этого подсчитайте, сколько шагов вы делаете в минуту, в час при равномерном движении. Как изменится мощность, если вы будете идти тот же час с вдвое меньшей скоростью, с вдвое большей скоростью?
  4. Проанализируйте решение задачи 1 из параграфа. Уменьшится ли время подъема на ту же высоту другого спортсмена, если он будет развивать ту же мощность, а его масса равна 60 кг? Найдите время подъема более легкого спортсмена.
  5. Самолет летит прямолинейно горизонтально с постоянной скоростью 1000 км/ч. Вычислите силу сопротивления движению самолета, если его двигатели развивают мощность 1,8 МВт.
  6. Автомобиль массой m = 2т движется прямолинейно по горизонтальной дороге со скоростью v = 72 км/ч, преодолевая силу сопротивления, равную 0,05 его веса. Какую мощность развивает двигатель автомобиля?

Физика. Механика

Представим снова элементарную работу в виде

Удельная величина, равная отношению работы совершенной за время dt к этому времени, называется мощностью:

Другими словами, мощность, развиваемая некоторой силой, равна скорости, с которой эта сила производит работу. Можно сказать и так: средняя за единицу времени мощность численно равна работе совершенной за единицу времени. Если мощность за выбранную единицу времени практически не меняется, то слово «средняя» можно опустить: мощность численно равна работе за единицу времени.

Как видно из определения, мощность равна скалярному произведению силы на скорость перемещения её точки приложения, поэтому работа силы за время от t1 до t2 может быть вычислена следующим образом:

Средняя мощность за этот же промежуток времени равна

За единицу мощности принимается такая мощность, при которой в единицу времени совершается единица работы.

В системе СИ единицей измерения мощности является ватт (Вт):

Внесистемная единица мощности — лошадиная сила (л.с.) — равна 736 Вт. В быту часто используют единицу энергии — 1 кВт•ч = 103 Вт•3600 с=3.6 МДж.

Пример. Вертолет массой m = 3 m висит в воздухе. Определить мощность, развиваемую мотором вертолета, если диаметр ротора равен d = 8 м. При расчете принять, что ротор отбрасывает вниз цилиндрическую струю воздуха диаметром, равным диаметру ротора. Плотность воздуха 1.29 кг/м3.

При решении этой задачи надо применить все известные нам законы динамики. Поскольку это — не одно- и не двухходовая задача, попробуем сначала найти вид окончательного выражения, пользуясь анализом размерности (см. тему 1.3). Искомая мощность зависит от: 1) веса вертолета mg; 2) диаметра винта d, 3) плотности воздуха , то есть искомая формула должна иметь вид

Размерность мощности будет [N] = [ML2T–3]. Составляем равенство размерностей в обеих частях искомой формулы:

Решая систему уравнений

находим

то есть искомая мощность двигателя вертолета будет

где C — некий числовой коэффициент.

Решим теперь эту же задачу точно. Пусть — скорость струи воздуха, отбрасываемой винтом. За время частицы воздуха проходят расстояние . Иными словами, за время винт вертолета придает скорость всем частицам воздуха, находящимся в цилиндре с площадью основания и высотой . Масса воздуха в этом объеме равна

а его кинетическая энергия дается выражением

Поскольку мотор передает воздуху кинетическую энергию , то такова и совершаемая им работа. Поэтому развиваемая мотором мощность (без учета потерь мощности во всех трансмиссиях на пути от двигателя до винта) равна

В этом выражении нам надо еще найти скорость струи воздуха, отбрасываемой винтом. Импульс , передаваемый частицам воздуха за время , равен

Из второго закона Ньютона следует, что средняя сила, действующая на отбрасываемый вниз воздух равна . По третьему закону Ньютона такая же сила действует на вертолет со стороны воздуха. Эта сила компенсирует вес вертолета:

Отсюда получаем уравнение

позволяющее найти скорость струи воздуха:

Подставляя найденную скорость в выражение для мощности двигателя вертолета, получаем окончательный результат:

Мы видим, что выражение для мощности действительно оказалось таким, каким ожидалось на основе анализа размерностей. Подставляя числовые данные, находим

Рис.4.5. Мощность в природе и технике

Механическая работа — определение, формула, виды, свойства

Для нас привычно понятие «работа» в бытовом смысле. Работая, мы совершаем какое-либо действие, чаще всего полезное. В физике (если точнее, то в механике) термин «работа» показывает, какую силу в результате действия приложили, и на какое расстояние тело в результате действия этой силы переместилось.

Например, нам нужно поднять велосипед по лестнице в квартиру. Тогда работа будет определяться тем, сколько весит велосипед и на каком этаже (на какой высоте) находится квартира.

Механическая работа — это физическая величина, прямо пропорциональная приложенной к телу силе и пройденному телом пути.

Чтобы рассчитать работу, нам необходимо умножить численное значение приложенной к телу силы F на путь, пройденный телом в направлении действия силы S. Работа обозначается латинской буквой А.

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

Если под действием силы в 1 ньютон тело переместилось на 1 метр, то данной силой совершена работа в 1 джоуль.

Поскольку сила и путь — векторные величины, в случае наличия между ними угла формула принимает вид.

Механическая работа

А = FScosα

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

α — угол между векторами силы и перемещения []

Числовое значение работы может становиться отрицательным, если вектор силы противоположен вектору скорости. Иными словами, сила может не только придавать телу скорость для совершения движения, но и препятствовать уже совершаемому перемещению. В таком случае сила называется противодействующей.

Для совершения работы необходимы два условия:

  • чтобы на тело действовала сила,
  • чтобы происходило перемещение тела.

Сила, действующая на тело, может и не совершать работу. Например, если кто-то безуспешно пытается сдвинуть с места тяжелый шкаф. Сила, с которой человек действует на шкаф, не совершает работу, поскольку перемещение шкафа равно нулю.



Запомнить!

Работа равна нулю, если при приложенной силе перемещение отсутствует.

Полезная и затраченная работа

Был такой мифологический персонаж у древних греков — Сизиф. За то, что он обманул богов, те приговорили его после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх по горе, откуда этот булыжник скатывался — и так без конца. В общем, Сизиф делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Поэтому бесполезную работу и называют «сизифов труд».

Чтобы разобраться в понятиях полезной и затраченной работы, давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень больше не скатывается с горы, а КПД перестал быть нулевым.

Полезная работа в этом случае равна потенциальной энергии, приобретенной булыжником. Потенциальная энергия, в свою очередь, прямо пропорциональна высоте: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. Выходит, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше полезная работа.

Потенциальная энергия

Еп = mgh

m — масса тела [кг]

g — ускорение свободного падения [м/с2]

h — высота [м]

На планете Земля g ≈ 9,8 м/с2

Затраченная работа в нашем примере — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?

Все очень просто! Задаем два вопроса:

  1. За счет чего происходит процесс?

  2. Ради какого результата?

В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы).

Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

Мощность

На заводах по всему миру большинство задач выполняют машины. Например, если нам нужно закрыть крышечками тысячу банок колы, аппарат сделает это в считанные минуты. У человека эта задача заняла бы намного больше времени. Получается, что машина и человек выполняют одинаковую работу за разные промежутки времени. Для того, чтобы описать скорость выполнения работы, нам потребуется понятие мощности.

Мощностью называется физическая величина, равная отношению работы ко времени ее выполнения.

Мощность

N = A/t

N — мощность [Вт]

A — механическая работа [Дж]

t — время [с]

Один ватт — это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду.

Также для мощности справедлива другая формула:

Мощность

N = Fv

N — мощность [Вт]

F — приложенная сила [Н]

v — скорость [м/с]

Как и для работы, для мощности справедливо правило знаков: если векторы направлены противоположно, значение мощности будет отрицательным.

Поскольку сила и скорость — векторные величины, в случае наличия между ними угла формула принимает следующий вид:

Мощность

N = Fvcosα

N — мощность [Вт]

F — приложенная сила [Н]

v — скорость [м/с]

α — угол между векторами силы и скорости []

Примеры решения задач

Задача 1

Ложка медленно тонет в большой банке меда. На нее действуют сила тяжести, сила вязкого трения и выталкивающая сила. Какая из этих сил при движении тела совершает положительную работу? Выберите правильный ответ:

  1. Выталкивающая сила.

  2. Сила вязкого трения.

  3. Сила тяжести.

  4. Ни одна из перечисленных сил.

Решение

Поскольку ложка падает вниз, перемещение направлено вниз. В ту же сторону, что и перемещение, направлена только сила тяжести. Это значит, что она совершает положительную работу.

Ответ: 3.

Задача 2

Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной L = 40 м с постоянной по модулю скоростью. Модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли, равен 80 H. Чему равна работа силы тяги за один оборот?

Решение

Поскольку ящик тянут с постоянной по модулю скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Вся энергия, которая расходуется на работу силы трения, должна поступать в систему за счет работы силы тяги. Отсюда находим работу силы тяги за один оборот:


Ответ: 3200 Дж.

Задача 3

Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние l = 5 м. Расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на 3 метра. Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила F?


Решение

В данном случае нас просят найти работу силы F, совершенную при перемещении тела по наклонной плоскости. Это значит, что нас интересуют сила F и пройденный путь. Если бы нас спрашивали про работу силы тяжести, мы бы считали через силу тяжести и высоту.

Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Следовательно:

A = Fl = 30 * 5 = 150 Дж

Ответ: 150 Дж.

Задача 4

Тело движется вдоль оси ОХ под действием силы F = 2 Н, направленной вдоль этой оси. На рисунке приведен график зависимости проекции скорости vx тела на эту ось от времени t. Какую мощность развивает эта сила в момент времени t = 3 с?


Решение

На графике видно, что проекция скорости тела в момент времени 3 секунды равна 5 м/с.

Мощность можно найти по формуле N = Fv.

N = FV = 2×5 = 10 Вт

Ответ: 10 Вт.

Физика. Конспект. Мощность | 7 класс Онлайн

Конспект по физике для 7 класса «Мощность». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое мощность. Как рассчитать мощность. Единицы мощности. ВСПОМНИТЕ: Что такое механическая работа? Как рассчитать механическую работу?

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Мощность

Слово «мощность» всем нам хорошо знакомо и употребляется достаточно часто. Мы говорим, что один автомобиль мощнее другого, и, как нам кажется, хорошо понимаем, что означают эти слова.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ

В физике существует физическая величина «мощность», которая напрямую связана с понятием работы.

Нам всем хорошо известно, что одна и та же работа может быть совершена за разное время. Например, лошадь, везущая груженые сани, может в одном случае двигаться медленно и перевезти их на определённое расстояние за полчаса. В другом случае та же лошадь, двигаясь быстрее, перевезёт эти же сани на то же самое расстояние за меньшее время. В этом примере одна и та же механическая работа совершается за разное время.

Физическую величину, характеризующую быстроту выполнения работы, называют мощностью. Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. Таким образом, чтобы найти мощность, надо механическую работу разделить на время, за которое она совершена.

Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена.

ЕДИНИЦЫ МОЩНОСТИ

За единицу мощности принимают такую мощность, при которой за 1 с совершается работа в 1 Дж. Эту единицу называют ваттом (Вт) в честь английского учёного Джеймса Уатта.

1 Вт = 1 Дж/с.

В технике широко используют более крупные единицы мощности — киловатт (кВт) и мегаватт (МВт), а также более мелкую единицу милливатт (мВт): 1 МВт = 1000 000 Вт, 1 кВт = 1000 Вт, 1 мВт = 0,001 Вт. Также применяется внесистемная единица мощности лошадиная сила (1л.с.): 1 л.с. = 735,5 Вт.

Джеймс Уатт — английский изобретатель, первым построивший паровую машину, в качестве единицы мощности использовал лошадиную силу. С её помощью он сравнивал работоспособность лошади и своей паровой машины. Эту единицу часто используют и в наши дни для характеристики мощности двигателей автомобиля. Однако мощность, равная одной «лошадиной силе» (735,5 Вт) на самом деле значительно больше той, которую средняя лошадь способна развивать сколько-нибудь долгое время.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Рассчитаем мощность двигателя подъёмной машины, если она может поднять кирпичи массой 500 кг на высоту 10 м за 10 с. Сравним полученную мощность с мощностью, которую развил бы рабочий, поднимая эти же кирпичи на ту же высоту, если ему потребуется для этого 1 ч. Запишем условие задачи и решим её.

Ответ: N1 = 5 кВт, N2 = 14 Вт.

Мощность является важной характеристикой любого двигателя. Различные двигатели имеют мощности от сотых и десятых долей киловатта (двигатель электрической бритвы, швейной машины) до миллионов киловатт (двигатели ракет носителей космических кораблей). Например, мощность двигателя автомобиля «Жигули» равна 75 кВт, мощность электрической плиты — 8 кBт, а мощность двигателя космического корабля составляет 20 000 000 кВт. Можно также оценить мощность человека при ходьбе, она в среднем равна 60 Вт. А мощность бегущего гепарда достигает 1 кВт.

ДЛЯ СПРАВКИ:

Джеймс Уатт (1736—1819). Английский изобретатель, создатель универсальной паровой машины, член Лондонского королевского общества.


Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Мощность»: Что такое мощность. Как рассчитать мощность. Единицы мощности.
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Пройти онлайн-тест «»

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца – FIZI4KA

1. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу, и электрическая энергия превращается в другие виды энергии: во внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля и пр.

Как было показано, напряжение ​\( (U) \)​ на участке цепи равно отношению работы ​\( (F) \)​, совершаемой при перемещении электрического заряда ​\( (q) \)​ на этом участке, к заряду: ​\( U=A/q \)​. 2Rt \)​.

Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока но проводнику, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Этот закон называют законом Джоуля-Ленца.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. Силу тока в проводнике увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в нём за единицу времени, при неизменном сопротивлении проводника?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

2. Длину спирали электроплитки уменьшили в 2 раза. Как изменится количество теплоты, выделяющееся в спирали за единицу времени, при неизменном напряжении сети?

1) увеличится в 4 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

3. Сопротивления резистор ​\( R_1 \)​ в четыре раза меньше сопротивления резистора ​\( R_2 \)​. Работа тока в резисторе 2

1) в 4 раза больше, чем в резисторе 1
2) в 16 раз больше, чем в резисторе 1
3) в 4 раза меньше, чем в резисторе 1
4) в 16 раз меньше, чем в резисторе 1

4. Сопротивление резистора ​\( R_1 \)​ в 3 раза больше сопротивления резистора ​\( R_2 \)​. Количество теплоты, которое выделится в резисторе 1

1) в 3 раза больше, чем в резисторе 2
2) в 9 раз больше, чем в резисторе 2
3) в 3 раза меньше, чем в резисторе 2
4) в 9 раз меньше, чем в резисторе 2

5. Цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединенных последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую железную
2) уменьшить длину проволоки
3) поменять местами проволоку и лампочку
4) железную проволоку заменить на нихромовую

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения напряжения на концах двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока ​\( A_1 \)​ и ​\( A_2 \)​ в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

7. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения силы тока в двух проводниках (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения работы тока \( A_1 \)​ и ​\( A_2 \) в этих проводниках за одно и то же время.

1) ​\( A_1=A_2 \)​
2) \( A_1=3A_2 \)
3) \( 9A_1=A_2 \)
4) \( 3A_1=A_2 \)

8. Если в люстре для освещения помещения использовать лампы мощностью 60 и 100 Вт, то

А. Большая сила тока будет в лампе мощностью 100 Вт.
Б. Большее сопротивление имеет лампа мощностью 60 Вт.

Верным(-и) является(-ются) утверждение(-я)

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

9. Электрическая плитка, подключённая к источнику постоянного тока, за 120 с потребляет 108 кДж энергии. Чему равна сила тока в спирали плитки, если её сопротивление 25 Ом?

1) 36 А
2) 6 А
3) 2,16 А
4) 1,5 А

10. Электрическая плитка при силе тока 5 А потребляет 1000 кДж энергии. Чему равно время прохождения тока по спирали плитки, если её сопротивление 20 Ом?

1) 10000 с
2) 2000 с
3) 10 с
4) 2 с

11. Никелиновую спираль электроплитки заменили на нихромовую такой же длины и площади поперечного сечения. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями при включении плитки в электрическую сеть. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) электрическое сопротивление спирали
Б) сила электрического тока в спирали
B) мощность электрического тока, потребляемая плиткой

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

12. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются. Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) работа тока
Б) сила тока
B) мощность тока

ФОРМУЛЫ
1) ​\( \frac{q}{t} \)​
2) ​\( qU \)​
3) \( \frac{RS}{L} \)​
4) ​\( UI \)​
5) \( \frac{U}{I} \)​

Часть 2

13. Нагреватель включён последовательно с реостатом сопротивлением 7,5 Ом в сеть с напряжением 220 В. Каково сопротивление нагревателя, если мощность электрического тока в реостате составляет 480 Вт?

Ответы

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

3 (60%) 49 votes

1 лошадиная сила равна — кВт, ватт, кг

Чему равна 1 лошадиная сила? Если взять любую энциклопедию и посмотреть в ней, что такое лошадиная сила, то мы прочитаем, что это внесистемная единица измерения мощности, которая в России не используется. Хотя на любом сайте дилерских автосалонов мощность двигателя указывается именно в лошадиных силах.

Что же это за единица, чему она равна?

Говоря о лошадиных силах двигателя, большинство из нас представляет простую картину: если взять табун из 80-ти лошадей и автомобиль с мощностью двигателя 80 л. с., то силы их окажутся равными и никто не сможет перетянуть канат.

Если попытаться воссоздать такую ситуацию в реальной жизни, то победит все же табун лошадей, поскольку для того, чтобы двигатель смог развить такую мощность, ему нужно раскрутить коленчатый вал до определенного количества оборотов в минуту. Лошади же рвануться с места и потащат автомобиль за собой, сломав ему таким образом коробку передач.

К тому же нужно понимать, что лошадиная сила — это стандартная единица мощности, тогда как каждая лошадь — индивидуальна и некоторые особи могут быть намного сильнее других.

В оборот лошадиные силы были введены еще в 1789 году. Известный изобретатель Джеймс Уатт хотел продемонстрировать, насколько выгоднее использовать паровые машины, а не лошадей для выполнения работы. Он просто взял и посчитал, сколько энергии тратит лошадь, чтобы с помощью простейшего подъемного механизма — колеса с закрепленными на нем веревками — вытаскивать из шахты бочки с углем или выкачивать воду с помощью насоса.

Оказалось, что одна лошадь может вытаскивать груз весом 75 килограмм со скоростью 1 м/с. Если перевести эту мощность в ватты, то получится, что 1 л.с. составляет 735 ватт. Мощность же современных автомобилей измеряют в киловаттах, соответственно 1 л.с. = 0,74 кВт.

Чтобы убедить владельцев шахты перейти с лошадиной тяги на паровую, Уатт предложил простой способ: измерить, какую работу смогут за день проделать лошади, а потом подключить паровой двигатель и посчитать, скольких лошадей он сможет заменить. Понятно, что паровой двигатель оказался более выгодным, потому что смог заменить определенное количество лошадей. Владельцы шахты поняли, что им дешевле содержать машину, чем целую конюшню со всеми вытекающими последствиями: сено, овес, навоз и так далее.

Стоит также сказать, что Уатт неправильно рассчитал силу одной лошадки. Поднимать вес 75 кг со скоростью 1 м/с способны только очень крепкие животные, кроме того долго работать в таких условиях они не смогут. Хотя есть свидетельства того, что кратковременно одна лошадь может развивать мощность до 9 кВт ( 9/0,74 кВт = 12,16 л.с.).

Виды лошадиных сил

  • Метрическая лошадиная сила равна подъёму 75 кг в секунду на 1 метр. Применяется в Европе
  • Механическая лошадиная сила равна 745.7. очень редко используется как единица измерения в англоязычных странах
  • Электрическая лошадиная сила равна 746 Вт., иногда обозначается табличках электродвигателей.
  • Котловая лошадиная сила равна 1000 кгс·м/с. или 9,8 кВт или 33 475 Btu/час. (единица измерений используется в США)
  • Гидравлическая лошадиная сила равна 745.7 Вт.

Как определяется мощность двигателя

На сегодняшний момент самый простой способ замерить реальную мощность двигателя — с помощью диностенда. Автомобиль загоняют на стенд, надежно его укрепляют, затем водитель разгоняет двигатель до максимальных оборотов и на табло отображается реальная мощность в л. с. Допустимая погрешность — +/- 0,1 л.с. Как свидетельствует практика, часто оказывается, что паспортная мощность не соответствует реальной, а это может говорить о наличии самых различных неисправностей — от некачественного топлива, до падения компрессии в цилиндрах.

Стоит сказать, что в силу того, что лошадиная сила — единица несистемная, в разных странах ее рассчитывают по-разному. В США и Англии, например, одна л.с. составляет 745 Ватт, а не 735 как в России.

Как бы там ни было, но все уже привыкли именно к этой единице измерения, поскольку она удобная и простая. Кроме того л.с. используется при расчете стоимости ОСАГО и КАСКО.

Согласитесь, если вы читаете в характеристиках автомобиля — мощность двигателя 150 л.с. — вам легче сориентироваться, на что он способен. А запись типа 110,33 кВт мало, что скажет. Хотя перевести киловатты в л.с. достаточно просто: 110,33 кВт делим на 0,74 кВт, получаем искомые 150 л.с.

Хотелось бы также напомнить, что само по себе понятие «мощность двигателя» не очень показательное, нужно еще учитывать и другие параметры: максимальный крутящий момент, обороты в минуту, вес автомобиля. Известно, что дизельные двигатели являются низкооборотистыми и максимальная мощность достигается на 1500-2500 об/мин, тогда как бензиновые разгоняются дольше, но на длинных дистанциях показывают лучшие результаты.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Больше интересного в телеграм @calcsbox

7.7: Мощность — Физика LibreTexts

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Рассчитайте мощность, рассчитав изменения энергии во времени.
  • Изучите потребление энергии и расчеты стоимости потребляемой энергии.

Что такое мощность?

Power — это слово вызывает в воображении множество образов: профессиональный футболист, отталкивающий своего противника, драгстер, ревущий от стартовой линии, вулкан, выбрасывающий лаву в атмосферу, или взлетающая ракета, как на рисунке.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Эта мощная ракета космического корабля «Индевор» действительно работала и потребляла энергию с очень высокой скоростью. (кредит: НАСА)

Эти образы силы объединяет быстрое выполнение работы, что соответствует научному определению мощности \ (P \) как скорости выполнения работы.

Мощность

Мощность — это скорость выполнения работы.

\ [P = \ dfrac {W} {t} \]

В системе СИ единица измерения мощности — ватт \ (Вт \), где 1 ватт равен 1 джоуль в секунду \ ((1 \, W = 1 \, J / s) \).

Поскольку работа — это передача энергии, мощность — это также скорость, с которой энергия расходуется. Например, лампочка мощностью 60 Вт потребляет 60 Дж энергии в секунду. Большая мощность означает большой объем работы или энергии, выработанный за короткое время. Например, когда мощный автомобиль быстро разгоняется, он выполняет большой объем работы и потребляет большое количество топлива за короткое время.

Расчет мощности по энергии

Пример \ (\ PageIndex {1} \): расчет мощности для подъема по лестнице

Какая выходная мощность у 60. 2 + mgh, \), где \ (h \) — высота лестницы по вертикали.2) (3,00 \, м)} {3,50 \, s} \]

\ [= \ dfrac {120 \, J + 1764 \, J} {3.50 \, s} \]

\ [= 538 \, W. \]

Обсуждение

Женщина выполняет 1764 Дж работы, чтобы подняться по лестнице, по сравнению со всего лишь 120 Дж, чтобы увеличить свою кинетическую энергию; таким образом, большая часть ее мощности требуется для подъема, а не для ускорения.

Впечатляет, что полезная выходная мощность этой женщины чуть меньше 1 лошадиных сил \ ((1 \, л.с. = 746 \, Вт) \). Люди могут генерировать больше, чем лошадиные силы с помощью мышц ног в течение коротких периодов времени, быстро превращая доступный в крови сахар и кислород в объем работы.(Лошадь может выдавать 1 л.с. в течение нескольких часов подряд.) Как только кислород истощается, выходная мощность снижается, и человек начинает быстро дышать, чтобы получить кислород для метаболизма большего количества пищи — это известно как этап аэробных упражнений . Если бы женщина поднималась по лестнице медленно, то ее выходная мощность была бы намного меньше, хотя объем выполняемой работы был бы таким же.

Установление связей: расследование на вынос

— Измерьте свой рейтинг мощности

  • Определите собственную номинальную мощность, измерив время, необходимое вам, чтобы подняться по лестнице.2 \) Крошечная часть этого удерживается Землей в течение длительного времени. Наш уровень потребления ископаемого топлива намного превышает скорость его хранения, поэтому они неизбежно будут исчерпаны. Сила подразумевает, что энергия передается, возможно, меняя форму. Невозможно полностью преобразовать одну форму в другую, не потеряв часть ее в виде тепловой энергии. Например, лампа накаливания мощностью 60 Вт преобразует в свет всего 5 Вт электроэнергии, а 55 Вт рассеивается в тепловую энергию.6 \) электроэнергии. Но электростанция потребляет химическую энергию в размере около 2500 МВт, создавая передачу тепла в окружающую среду в размере 1500 МВт. (См. Рисунок.)

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Огромное количество электроэнергии вырабатывается угольными электростанциями, такими как эта в Китае, но еще большее количество энергии идет на передачу тепла в окружающую среду. Большие градирни здесь необходимы для быстрой передачи тепла по мере его производства. Передача тепла характерна не только для угольных электростанций, но является неизбежным следствием выработки электроэнергии из любого топлива — ядерного, угля, нефти, природного газа и т.п.3 \) Человек в состоянии покоя (вся теплопередача) \ (100 \) Типичная лампа накаливания (общая полезная и теплопередающая) \ (60 \) Сердце, человек в состоянии покоя (общая полезная и теплоотдача) \ (8 \) Часы электрические \ (3 \) Карманный калькулятор \ (10 ​​^ {- 3} \)

    Мощность и энергопотребление

    Обычно нам приходится платить за энергию, которую мы используем.Интересно и легко оценить стоимость энергии для электрического прибора, если известны его потребляемая мощность и затраченное время. Чем выше уровень энергопотребления и чем дольше прибор используется, тем выше его стоимость. Уровень потребляемой мощности равен \ (P = \ frac {W} {t} = \ frac {E} {t} \), где \ (E \) — энергия, поставляемая электроэнергетической компанией. Таким образом, энергия, потребляемая за время \ (t \), составляет

    \ [E = Pt. \]

    В счетах за электроэнергию указывается использованная энергия в киловатт-часах \ ((кВт \ cdot h) \), которая является произведением мощности в киловаттах и ​​времени в часах.Этот блок удобен тем, что потребление электроэнергии на уровне киловатт в течение нескольких часов является типичным.

    Пример: \ (\ PageIndex {2} \): расчет затрат на энергию

    Какова стоимость эксплуатации компьютера мощностью 0,200 кВт, 6,00 ч в день в течение 30,0 дней, если стоимость электроэнергии составляет 0,120 долл. США за \ (кВт \ cdot ч \)?

    Стратегия

    Стоимость основана на потребленной энергии; таким образом, мы должны найти \ (E \) из \ (E = Pt \), а затем рассчитать стоимость.Поскольку электрическая энергия выражается в \ (кВт \ cdot h \) в начале такой задачи, удобно преобразовать единицы в \ (кВт \) и часы.

    Решение

    Энергия, потребляемая в \ (кВт \ cdot ч \), составляет

    \ [E = Pt = (0.200 \, кВт) (6.00 \, ч / сут) (30.0 \, d) \]

    \ [= 36,0 \, кВт \ cdot ч, \]

    , а стоимость просто равна

    .

    \ [стоимость = (36,0 \, кВт \ cdot ч) (0,120 $ \, за \, кВт \ cdot ч) = 4,32 доллара \, за \, месяц.\]

    Обсуждение

    Стоимость использования компьютера в этом примере не является ни чрезмерной, ни незначительной. Понятно, что стоимость — это сочетание силы и времени. Когда и то и другое высокое, например, кондиционер летом, стоимость высока.

    Мотивация к экономии энергии стала более убедительной из-за ее постоянно растущей цены. Вооружившись знанием того, что потребляемая энергия является продуктом мощности и времени, вы можете оценить затраты для себя и сделать необходимые оценочные суждения о том, где экономить энергию.Нужно уменьшить либо мощность, либо время. Наиболее экономически выгодно ограничить использование мощных устройств, которые обычно работают в течение длительного времени, таких как водонагреватели и кондиционеры. Сюда не входят устройства с относительно высокой мощностью, такие как тостеры, потому что они работают всего несколько минут в день. Он также не будет включать электрические часы, несмотря на то, что они используются 24 часа в сутки, потому что они являются устройствами с очень низким энергопотреблением. Иногда для выполнения той же задачи можно использовать устройства с большей эффективностью, то есть устройства, потребляющие меньше энергии.Одним из примеров является компактная люминесцентная лампа, которая дает в четыре раза больше света на ватт потребляемой мощности, чем ее собрат с лампами накаливания.

    Современная цивилизация зависит от энергии, но нынешние уровни потребления и производства энергии не являются устойчивыми. Вероятность связи между глобальным потеплением и использованием ископаемого топлива (с сопутствующим производством углекислого газа) привела к сокращению использования энергии, а также к переходу на неископаемые виды топлива. Несмотря на то, что энергия в изолированной системе является сохраняемой величиной, конечным результатом большинства преобразований энергии является перенос тепла в окружающую среду, которое больше не используется для выполнения работы.Как мы обсудим более подробно в Термодинамике, способность энергии производить полезную работу «деградировала» при преобразовании энергии.

    Сводка

    • Мощность — это скорость выполнения работы или в форме уравнения для средней мощности \ (P \) для работы \ (W \), выполненной за время \ (t \), \ (P = W / t \).
    • В системе СИ единица измерения мощности — ватт (Вт), где \ (1 \, W = 1 \, J / s \).
    • Мощность многих устройств, например электродвигателей, также часто выражается в лошадиных силах (л.с.), где \ (1 \ space hp = 746 \, W.\)

    Глоссарий

    мощность
    скорость выполнения работ
    Вт
    (Вт) Единица мощности в системе СИ, при \ (1 Вт = 1 Дж / с \)
    л.с.
    старая единица мощности вне системы СИ, с \ (1 л.с. = 746 Вт \)
    киловатт-час
    (\ (кВт⋅ч \)) единица, используемая в основном для выработки электроэнергии, поставляемой электроэнергетическими компаниями

    Авторы и авторство

    Пол Питер Урон (почетный профессор Калифорнийского государственного университета, Сакраменто) и Роджер Хинрикс (Государственный университет Нью-Йорка, колледж в Освего) с авторами: Ким Диркс (Оклендский университет) и Манджула Шарма (Сиднейский университет).Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

    Фактов о мощности — Физика для детей

    Пожалуйста, напишите или поделитесь этой статьей!

    Есть много определений силы, но в науке / физике под мощностью понимается выполнение работы или передача тепла или энергии для изменения.

    Мощность — это скорость использования этой энергии. Другими словами, насколько быстро расходуется энергия.

    Мощность и энергия часто означают одно и то же. Однако мощность относится к скорости, а энергия — к количеству. Более высокая скорость означает большую мощность.

    Например, вы можете медленно нести коробку с книгами вверх по лестнице и использовать определенное количество энергии. Но если вы подниметесь по лестнице с ящиком с книгами, вам потребуется больше энергии.

    И, конечно же, требуется больше энергии.

    Самые ранние определения мощности связаны с изобретением паровой машины, которое положило начало промышленной революции в конце 1700-х годов в Англии.

    Человек, ответственный за первую попытку измерить скорость выполнения работы и мощность, необходимую для выполнения работы, был Джеймс Ватт, шотландский инженер, когда он придумал понятие лошадиных сил (л.с.). Подробнее об этом позже!

    Сегодня это все еще основа того, как мы можем понять энергию, мощность и работу, а также то, как наши энергетические ресурсы могут быть использованы в современном современном обществе.

    За годы, прошедшие с 1781 года, инженеры и ученые разработали стандартный способ измерения мощности.Они согласились назвать его ваттом в честь известного ученого Джеймса Ватта.

    Электрическую мощность также можно определить, зная ток и напряжение. Все электрическое оборудование, которое мы используем сегодня, описывается количеством ватт, которое оно производит в мощности: лампочки, фены, обогреватели, стереосистемы, радио, телевизоры, тостеры, электродрели и пилы — список бесконечен.

    Работа, мощность, энергия и ватты получили определения, и если вы изучите физику, вы узнаете о различных формулах, созданных учеными для измерения этих величин.

    То же самое относится к описанию электричества и тока. Названия единиц и используемые формулы приняты Международной системой единиц, так что описания во всем мире одинаковы. Все, кто занимается наукой, согласны с определениями и формулами.

    Мощность — это просто способ описания потока энергии (один джоуль в секунду), результатом которого является ватт. Джоуль — это единица работы и единица энергии.

    Энергия может быть во многих различных формах, таких как тепло, свет, движение, электрическая, химическая, солнечная или ядерная.

    Другой способ описания мощности — «лошадиные силы (л.с.)». Мощность в лошадиных силах может быть рассчитана по формуле с использованием энергии, времени и силы, которая преобразует ее в ватты. Например, ученые определили, что одна л.с. равна 756 Вт мощности, а двигатель мощностью 100 л.с. может производить 75 600 Вт мощности.

    Вопросы:
    1. Что такое власть?
    2. Кто такой Джеймс Ватт?
    3. Назовите 3 электрических предмета, не перечисленных в статье.
    4. Почему все ученые используют одни и те же слова для описания мощности, энергии, электричества и т. Д.?
    5. Что означает ток?

    Ответы:
    1. Электроэнергетика делает работу.
    2. Он был шотландским инженером, который первым описал «лошадиные силы».
    3. Компьютер, телефон, электробритва.
    4. Используйте одни и те же слова, чтобы их значения были одинаковыми во всем мире.
    5. Ток относится к электричеству.

    Физика

    Force vs Power — разница и сравнение

    Базовая концепция

    Сила может возникать только при взаимодействии объектов. Когда объекты взаимодействуют, они толкают или тянут друг друга, будь то прямой контакт или контакт на расстоянии. Примеры сил прямого контакта включают трение автомобильных шин о дорогу или сопротивление воздуха движущемуся автомобилю. Взаимодействие на расстоянии происходит через такие силы, как гравитация и магнетизм. Сила — это фундаментальное выражение физических явлений, равно как и время и расстояние.

    Мощность определяется как количество энергии, потребляемой в единицу времени. Другими словами: скорость, с которой выполняется «работа». Работа происходит, когда есть сила, вызывающая движение объекта. Например, человек, прижимающийся к кирпичной стене, потребляет энергию, но работа не выполняется и энергия не создается, потому что стена не двигается. Но если человек толкает стол и передвигает его, значит, работа есть. Власть показывает, насколько быстро выполняется эта работа. Итак, сила — это один из элементов уравнения мощности, наряду с другими основными элементами, такими как расстояние и время.

    Формулы

    Сила рассчитывается как произведение массы и ускорения свободного падения и обычно обозначается как

    , где F — сила, м, — масса и a — ускорение свободного падения.

    Мощность подсчитывается как скорость изменения выполненной работы или энергии подсистемы:

    где P — мощность, Вт, — работа, а t — время.

    Пример

    Сила присуща взаимодействию любых без исключения объектов. Когда бейсболист ударяет по мячу, бита оказывает на мяч силу (и наоборот). Планеты вращаются вокруг Солнца из-за силы. Чтобы вычислить силу в ньютонах бейсбольного мяча весом 146 г, вы просто умножаете массу (в килограммах, т. Е. 0,146) на ускорение (сила тяжести Земли составляет 9,8 метра в секунду), что равно 1,43 ньютона.

    Если человек бежит, а затем поднимается по одному и тому же лестничному пролету, оба раза выполняется один и тот же объем работы, но во время бега вырабатывается больше энергии, поскольку тот же объем работы выполняется за меньшее время.

    Единицы измерения

    В научных приложениях сила измеряется в ньютонах, а в английской системе — в фунтах. Единица силы в системе СИ — ньютон (Н). Один ньютон — это сила, необходимая для ускорения массы в один килограмм со скоростью один метр в секунду в квадрате, или кг · м · с − 2. Один ньютон равен 100 000 дин.

    В системе СИ единицей мощности является ватт (Вт). Один ватт равен одному джоулю в секунду, где джоуль — единица энергии. Это стандартная единица измерения, но мощность может быть выражена любыми способами энергии во времени.Еще одно распространенное выражение мощности — это лошадиные силы, где 1 лошадиная сила равна 746 Вт.

    Ученые-тезки

    Силы вызывают ускорение (изменение скорости). Стандартная единица силы была названа в честь Исаака Ньютона в честь его 2-го закона, который гласит: «Ускорение объекта прямо пропорционально приложенной силе …» 1 ньютон — это количество силы, необходимое для ускорения массы 1 килограмм со скоростью 1 метр в секунду.

    Джеймс Ватт был шотландским изобретателем и инженером.Ватт создал систему измерения мощности, чтобы помочь объяснить улучшения мощности его парового двигателя. Из-за его большого вклада в повышение эффективности паровых двигателей научное сообщество решило почтить его память, назвав в его честь единицу мощности. Ватт был добавлен к системе СИ как единица мощности в 1960 году.

    Список литературы

    Power — Мощность и эффективность — Edexcel — GCSE Physics (Single Science) Revision — Edexcel

    При работе с объектом происходит передача энергии.Скорость, с которой эта энергия передается, называется мощностью. Таким образом, чем мощнее устройство, тем больше энергии оно передает каждую секунду.

    Расчетная мощность

    Уравнение, используемое для расчета мощности:

    \ [power = \ frac {work \\ done} {time \ made} \]

    \ [P = \ frac {E} {t } \]

    Это когда:

    • мощность ( P ) измеряется в ваттах (Вт)
    • выполненная работа ( E ) измеряется в джоулях (Дж)
    • время ( t ) равно измеряется в секундах (с)

    Один ватт равен одному джоулю в секунду (Дж / с).Это означает, что на каждый дополнительный джоуль, передаваемый в секунду, мощность увеличивается на один ватт.

    Пример

    Два электродвигателя используются для подъема груза 2 Н на высоту 10 м по вертикали.

    Первый мотор делает это за 5 секунд.

    Второй двигатель делает это за 10 секунд.

    Для обоих двигателей переданная энергия — проделанная работа — составляет 20 Дж.

    \ [E = F \ times d = 2 \ times 10 = 20 \\ Дж \]

    Для одного двигателя:

    \ [ P = \ frac {E} {t} = \ frac {20} {5} = 4 \\ W \]

    Для второго двигателя:

    \ [P = \ frac {E} {t} = \ frac { 20} {10} = 2 \\ W \]

    Поскольку один двигатель передает вдвое больше энергии в секунду, можно сказать, что первый двигатель в два раза мощнее, чем второй.

    Вопрос

    Фен передает 48 000 Дж энергии за одну минуту. Какая мощность у фена?

    Показать ответ

    \ [P = \ frac {E} {t} \]

    \ [P = \ frac {48,000} {60} \]

    \ [P = 800 \\ W \]

    Мощность — это количество энергии, передаваемое за секунду.

    Мощность — AP Physics 1

    Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

    Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

    Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

    Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

    Вы должны включить следующее:

    Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

    Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

    Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
    101 S. Hanley Rd, Suite 300
    St. Louis, MO 63105

    Или заполните форму ниже:

    7.4 Мощность — Университетская физика, том 1

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Связать работу, выполненную в течение определенного интервала времени, с поставленной мощностью
    • Найдите мощность, затрачиваемую силой, действующей на движущееся тело

    Понятие работы включает силу и перемещение; Теорема работы-энергии связывает чистую работу, проделанную над телом, с разницей в его кинетической энергии, рассчитанной между двумя точками на его траектории.Ни одна из этих величин или соотношений не включает время явно, но мы знаем, что время, доступное для выполнения определенного объема работы, часто так же важно для нас, как и сама сумма. На начальном рисунке несколько спринтеров, возможно, достигли одинаковой скорости на финише и, следовательно, проделали одинаковый объем работы, но победитель гонки сделал это за наименьшее количество времени.

    Мы выражаем связь между выполненной работой и временным интервалом, в который она выполняется, вводя понятие силы.Поскольку работа может изменяться в зависимости от времени, мы сначала определяем средней мощности как работу, выполненную в течение временного интервала, деленную на интервал,

    Затем мы можем определить мгновенную мощность (часто называемую просто мощностью ).

    Мощность

    Мощность определяется как скорость выполнения работы или предел средней мощности для интервалов времени, приближающихся к нулю,

    Если мощность постоянна в течение определенного интервала времени, средняя мощность для этого интервала равна мгновенной мощности, а работа, выполняемая агентом, подающим питание, равна

    .Если мощность в течение интервала меняется со временем, то выполненная работа представляет собой интеграл мощности по времени,

    Теорема работы-энергии описывает, как работа может быть преобразована в кинетическую энергию. Поскольку существуют и другие формы энергии, как мы обсудим в следующей главе, мы также можем определить мощность как скорость передачи энергии. Работа и энергия измеряются в джоулях, поэтому мощность измеряется в единицах джоулей в секунду, в системе СИ название ватты, сокращение W:

    .

    .Еще одна распространенная единица измерения мощности повседневных устройств — это мощность:

    лошадиных сил.

    .

    Пример

    Сила подтягивания

    Армейский стажер весом 80 кг делает 10 подтягиваний за 10 с ((Рисунок)). Сколько в среднем силы обеспечивают мышцы тренируемого при движении его тела? ( Подсказка: Сделайте разумную оценку любых необходимых количеств.)

    Рисунок 7.14 Какая мощность затрачивается на выполнение десяти подтягиваний за десять секунд?
    Стратегия

    Работа, выполняемая против силы тяжести при подъеме или спуске на расстояние

    , это

    (Если вы поднимаетесь и опускаетесь с постоянной скоростью, сила, которую вы прикладываете, нейтрализует силу тяжести в течение всего цикла подтягивания.) Таким образом, работа, выполняемая мышцами тренируемого (движение, но не ускорение его тела) за полное повторение (вверх и вниз), составляет

    Предположим, что

    Также предположим, что руки составляют 10% массы тела и не входят в движущуюся массу. Исходя из этих предположений, мы можем рассчитать работу, проделанную за 10 подтягиваний, и разделить ее на 10 с, чтобы получить среднюю мощность.

    Решение

    Результат, который мы получаем, применяя наши предположения, равен

    .

    Значение

    Это типично для расхода энергии при напряженных упражнениях; в бытовых агрегатах это несколько больше одной лошадиной силы

    Проверьте свое понимание

    Оцените мощность, затрачиваемую штангистом, поднимающим 150-килограммовую штангу на 2 м за 3 с.

    [show-answer q = ”513175 ″] Показать решение [/ show-answer]
    [hidden-answer a =” 513175 ″] 980 Вт [/ hidden-answer]

    Сила, связанная с движением тела, также может быть выражена через силы, действующие на него. Если сила

    воздействует на смещенное тело

    за время dt , мощность, затрачиваемая на усилие

    где

    — скорость тела.Тот факт, что ограничения, подразумеваемые производными, существуют для движения реального тела, оправдывает перестановку бесконечно малых величин.

    Пример

    Автомобильное движение в гору

    Сколько мощности должен расходовать автомобильный двигатель, чтобы автомобиль весом 1200 кг поднялся на 15% уклона со скоростью 90 км / ч ((рисунок))? Предположим, что 25% этой мощности рассеивается, преодолевая сопротивление воздуха и трение.

    Рис. 7.15. Мы хотим вычислить мощность, необходимую для движения автомобиля в гору с постоянной скоростью.
    Стратегия

    При постоянной скорости кинетическая энергия не изменяется, поэтому чистая работа, выполняемая для движения автомобиля, равна нулю. Таким образом, мощность двигателя для движения автомобиля равна мощности, расходуемой против силы тяжести и сопротивления воздуха. Предполагается, что 75% мощности выдается против силы тяжести, что равно

    .

    где

    — угол наклона. Оценка 15% означает

    Это рассуждение позволяет нам определить требуемую мощность.

    Решение

    Выполняя предложенные шаги, находим

    или

    или около 78 л. (Вы должны указать шаги, используемые для преобразования единиц.)

    Значение

    Это разумное количество мощности для двигателя автомобиля малого и среднего размера для обеспечения

    Обратите внимание, что это только мощность, затрачиваемая на движение автомобиля. Большая часть мощности двигателя уходит на другие нужды, например, на отходящее тепло.Вот почему машинам нужны радиаторы. Оставшаяся мощность может быть использована для ускорения или для работы аксессуаров автомобиля.

    Сводка

    • Мощность — скорость выполнения работы; то есть производная работы по времени.
    • В качестве альтернативы, работа, выполненная в течение определенного интервала времени, представляет собой интеграл мощности, подаваемой за этот интервал времени.
    • Мощность, создаваемая силой, действующей на движущуюся частицу, является скалярным произведением силы и скорости частицы.

    Ключевые уравнения

    Работа, совершаемая силой при бесконечно малом смещении

    Работа, выполняемая силой, действующей на пути от A до B

    Работа, совершаемая за счет постоянной силы кинетического трения

    Работа проделана от A до B под действием силы тяжести Земли, у ее поверхности

    Работа проделана от A до B с помощью одномерного усилия пружины

    Кинетическая энергия нерелятивистской частицы

    Теорема работы-энергии

    Мощность как скорость выполнения работы

    Мощность как скалярное произведение силы и скорости

    Концептуальные вопросы

    Большинство электроприборов имеют мощность в ваттах.Зависит ли этот рейтинг от того, как долго прибор включен? (В выключенном состоянии это устройство с нулевой ваттностью.) Объясните в терминах определения мощности.

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038305400 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038305400 ″]

    Приборы оцениваются по потребляемой энергии за относительно небольшой промежуток времени. Неважно, как долго прибор включен, важна только скорость изменения энергии в единицу времени.

    [/ hidden-answer]

    Объясните в терминах определения мощности, почему потребление энергии иногда указывается в киловатт-часах, а не в джоулях.Какая связь между этими двумя энергетическими единицами?

    Искра статического электричества, которую вы можете получить от дверной ручки в холодный сухой день, может передавать несколько сотен ватт мощности. Объясните, почему вы не пострадали от такой искры.

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038056103 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038056103 ″]

    Искра возникает в течение относительно короткого промежутка времени, поэтому ваше тело получает очень мало энергии.

    [/ hidden-answer]

    Зависит ли работа, выполняемая при подъеме объекта, от того, насколько быстро он поднимается? Зависит ли затраченная мощность от того, как быстро она будет поднята?

    Может ли сила, расходуемая силой, быть отрицательной?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165037888131 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165037888131 ″]

    Если сила антипараллельна или направлена ​​в направлении, противоположном скорости, затраченная мощность может быть отрицательной.

    [/ hidden-answer]

    Как лампочка на 50 Вт может потреблять больше энергии, чем духовка на 1000 Вт?

    Проблемы

    Человек в хорошей физической форме может выдавать 100 Вт полезной мощности в течение нескольких часов подряд, возможно, вращая педали механизма, приводящего в действие электрогенератор. Пренебрегая любыми проблемами эффективности генератора и практическими соображениями, такими как время отдыха: (а) Сколько человек потребуется, чтобы запустить электрическую сушилку для одежды мощностью 4,00 кВт? (б) Сколько людей потребуется, чтобы заменить большую электростанцию, вырабатывающую 800 МВт?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038334155 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038334155 ″]

    а.40; б. 8 миллионов

    [/ hidden-answer]

    Какова стоимость эксплуатации электрических часов мощностью 3,00 Вт в течение года, если стоимость электроэнергии составляет? 0,0900 за

    ?

    Большой бытовой кондиционер может потреблять 15,0 кВт электроэнергии. Какова стоимость эксплуатации этого кондиционера 3,00 часа в день в течение 30,0 дней, если стоимость электроэнергии составляет? 0,110 за

    ?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038223846 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038223846 ″]

    ? 149

    [/ hidden-answer]

    (a) Какова средняя потребляемая мощность в ваттах устройства, использующего 5 единиц.00

    энергии в день? (б) Сколько джоулей энергии устройство потребляет в год?

    (а) Какова средняя полезная выходная мощность человека, выполняющего

    полезной работы за 8.00 ч? (b) Работая с такой скоростью, сколько времени потребуется этому человеку, чтобы поднять 2000 кг кирпичей 1,50 м на платформу? (Работу по подъему тела можно не выполнять, потому что здесь она не считается полезным результатом.)

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165036992162 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165036992162 ″]

    а.208 Вт; б. 141 с

    [/ hidden-answer]

    Драгстер весом 500 кг разгоняется до конечной скорости 110 м / с за 400 м (около четверти мили) и сталкивается со средней силой трения 1200 Н. Какова его средняя выходная мощность в ваттах и ​​лошадиных силах, если это занимает 7,30 с?

    (a) Сколько времени потребуется автомобилю массой 850 кг и полезной выходной мощностью 40,0 л.с. (1 л.с. равен 746 Вт), чтобы достичь скорости 15,0 м / с без учета трения? (b) Сколько времени займет это ускорение, если автомобиль также набирает 3 балла.00-метровая горка в процессе?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165037013377 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165037013377 ″]

    а. 3.20 с; б. 4,04 с

    [/ hidden-answer]

    (a) Найдите полезную выходную мощность двигателя лифта, который поднимает груз массой 2500 кг на высоту 35,0 м за 12,0 с, если он также увеличивает скорость в состоянии покоя до 4,00 м / с. Обратите внимание, что общая масса уравновешенной системы составляет 10 000 кг, так что только 2500 кг поднимается в высоту, но все 10 000 кг ускоряются.(б) Сколько стоит электричество? 0,0900 за

    ?

    (a) Сколько времени потребуется

    самолет с двигателями мощностью 100 МВт для достижения скорости 250 м / с и высоты 12,0 км, если сопротивление воздуха было незначительным? (б) Если это действительно занимает 900 с, какова мощность? (c) Учитывая эту мощность, какова средняя сила сопротивления воздуха, если самолет занимает 1200 с? ( Подсказка: Вы должны найти расстояние, которое самолет преодолеет за 1200 с при постоянном ускорении.)

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038053815 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038053815 ″]

    а. 224 с; б. 24,8 МВт; c. 49,7 кН

    [/ hidden-answer]

    Рассчитайте выходную мощность, необходимую для автомобиля массой 950 кг, чтобы преодолеть

    Наклон с постоянной скоростью 30,0 м / с при сопротивлении ветра и трении в сумме 600 Н.

    Человек массой 80 кг поднимается по лестнице высотой 20 м за 10 с.а) какая сила используется, чтобы поднять человека? б) Если тело мужчины эффективнее на 25%, сколько энергии он тратит?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038386418 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038386418 ″]

    а. 1,57 кВт; б. 6,28 кВт

    [/ hidden-answer]

    Человек из предыдущей задачи потребляет примерно

    (2500 пищевых калорий) энергии в день для поддержания постоянного веса.Какую среднюю мощность он производит за день? Сравните это с его выработкой энергии, когда он поднимается по лестнице.

    Электрон в телевизионной трубке равномерно ускоряется от состояния покоя до скорости

    на расстоянии 2,5 см. Какая мощность передается электрону в момент его смещения 1,0 см?

    [show-answer q = ”fs-id1165038330800 ″] Показать решение [/ show-answer]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038330800 ″]

    [/ hidden-answer]

    Уголь поднимается из шахты на расстояние 50 м по вертикали с помощью двигателя, который подает 500 Вт на конвейерную ленту.Сколько угля в минуту можно поднять на поверхность? Не обращайте внимания на трение.

    Девушка тянет свой 15-килограммовый фургон по ровному тротуару, прилагая усилие 10 Н на

    .

    к горизонтали. Предположим, что трение незначительно и вагон трогается с места. (а) Сколько работы девушка делает с повозкой в ​​первые 2,0 с. (b) Сколько мгновенной силы она проявляет на

    ?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165036833915 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165036833915 ″]

    а.8,51 Дж; б. 8,51 Вт

    [/ hidden-answer]

    КПД обычного автомобильного двигателя составляет 25%. Предположим, что двигатель автомобиля массой 1000 кг имеет максимальную мощность 140 л.с. Какой максимальный уклон может преодолеть автомобиль со скоростью 50 км / ч, если тормозящая сила трения составляет 300 Н?

    При беге трусцой со скоростью 13 км / ч по ровной поверхности человек весом 70 кг потребляет энергию примерно в 850 Вт. Используя тот факт, что «человеческий двигатель» имеет КПД примерно 25%, определите скорость, с которой этот человек расходует энергию при беге трусцой

    Наклон

    с такой же скоростью.Предположим, что тормозящая сила трения одинакова в обоих случаях.

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038334994 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038334994 ″]

    1,7 кВт

    [/ hidden-answer]

    Дополнительные проблемы

    Тележка перемещается на расстояние D по плоской горизонтальной поверхности с постоянной силой F , действующей под углом

    с горизонтальным направлением.Другими силами, действующими на объект в это время, являются гравитация (

    ), нормальные силы (

    ) и (

    ) и трения качения

    и

    , как показано ниже. Какую работу выполняет каждая сила?

    Рассмотрим частицу, на которую действуют несколько сил, одна из которых, как известно, постоянна во времени:

    В результате частица движется по оси x от

    С

    по

    через некоторый промежуток времени.Какую работу выполняет

    ?
    [show-answer q = ”781869 ″] Показать решение [/ show-answer]
    [hidden-answer a =” 781869 ″]

    [/ hidden-answer]

    Рассмотрим частицу, на которую действуют несколько сил, одна из которых, как известно, постоянна во времени:

    В результате частица движется первой по оси x от

    С

    по

    , а затем параллельно оси y от

    С

    по

    Какую работу выполняет

    ?

    Рассмотрим частицу, на которую действуют несколько сил, одна из которых, как известно, постоянна во времени:

    В результате частица движется по прямой траектории от декартовой координаты (0 м, 0 м) до (5 м, 6 м).Какую работу выполняет

    ?
    [show-answer q = ”88476 ″] Показать решение [/ show-answer]
    [hidden-answer a =” 88476 ″]

    [/ hidden-answer]

    Рассмотрим частицу, на которую действует сила, зависящая от положения частицы. Эту силу дает

    .

    Найдите работу, совершаемую этой силой, когда частица перемещается из начала координат в точку на 5 метров вправо по оси x .

    Мальчик тянет тележку массой 5 ​​кг с усилием 20 Н под углом

    над горизонтом в течение некоторого времени. За это время тележка перемещается на расстояние 12 м по горизонтальному полу. а) Найдите работу, проделанную мальчиком с тележкой. (б) Какую работу будет выполнять мальчик, если он будет тянуть с той же силой по горизонтали, а не под углом

    ?

    выше горизонтали на таком же расстоянии?

    [show-answer q = ”fs-id1165036876968 ″] Показать решение [/ show-answer]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165036876968 ″]

    а.

    ; б.

    [/ hidden-answer]

    Ящик массой 200 кг необходимо перевезти с площадки на первом этаже в квартиру на третьем этаже. Рабочие знают, что они могут либо сначала воспользоваться лифтом, а затем сдвинуть его по третьему этажу в квартиру, либо сначала сдвинуть ящик в другое место, отмеченное буквой C ниже, а затем подняться на лифте на третий этаж и сдвинуть его по третьему. пол на меньшее расстояние. Беда в том, что третий этаж очень грубый по сравнению с первым этажом.Учитывая, что коэффициент кинетического трения между ящиком и полом составляет 0,100, а между ящиком и поверхностью третьего этажа — 0,300, найдите работу, необходимую рабочим для каждого пути, показанного от A до E . Предположим, что силы, необходимой рабочим, достаточно, чтобы сдвинуть ящик с постоянной скоростью (нулевое ускорение). Примечание: Работа лифта против силы тяжести выполняется не рабочими.

    Хоккейная шайба массой 0.17 кг выстреливают по черновому полу с различной шероховатостью в разных местах, что можно описать с помощью зависящего от положения коэффициента кинетического трения. Для шайбы, движущейся по оси x , коэффициент кинетического трения является следующей функцией x , где x выражается в м:

    Найдите работу, совершаемую кинетической силой трения хоккейной шайбы, когда она перемещается (a) из

    С

    по

    , и (б) из

    С

    по

    .

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165037218717 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165037218717 ″]

    а.

    ; б.

    [/ hidden-answer]

    Горизонтальная сила 20 Н требуется для того, чтобы ящик 5,0 кг перемещался с постоянной скоростью по наклонной поверхности без трения при изменении высоты в 3,0 м по вертикали. а) Какую работу совершает сила тяжести во время этого изменения высоты? б) Какую работу совершает нормальная сила? (c) Какую работу совершает горизонтальная сила?

    А 7.Коробка 0 кг скользит по горизонтальному полу без трения со скоростью 1,7 м / с и сталкивается с относительно безмассовой пружиной, которая сжимается на 23 см, прежде чем коробка остановится. а) Сколько кинетической энергии имеет ящик до того, как он столкнется с пружиной? (б) Рассчитайте работу, проделанную к весне. (c) Определите жесткость пружины.

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165038051527 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038051527 ″]

    а. 10. J; б.10. J; c. 380 Н / м

    [/ hidden-answer]

    Вы ведете машину по прямой дороге с коэффициентом трения между шинами и дорогой 0,55. Перед вами падает большой кусок мусора, и вы сразу же нажимаете на тормоза, оставляя след в 30,5 м (100 футов), прежде чем остановиться. Полицейский видит, что ваша машина остановилась на дороге, смотрит на след заноса и дает вам билет на превышение скорости 13,4 м / с (30 миль в час). Стоит ли бороться с штрафом за превышение скорости в суде?

    Ящик толкает по шероховатой поверхности пола.Если к ящику не приложить силу, ящик замедлится и остановится. Если ящик массой 50 кг, движущийся со скоростью 8 м / с, остановится через 10 секунд, с какой скоростью сила трения на ящике забирает энергию у ящика?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165037997961 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165037997961 ″]

    160 Дж / с

    [/ hidden-answer]

    Предположим, требуется горизонтальная сила 20 Н для поддержания скорости 8 м / с ящика весом 50 кг.а) В чем сила этой силы? (b) Обратите внимание, что ускорение ящика равно нулю, несмотря на то, что сила 20 Н действует на ящик по горизонтали. Что происходит с энергией, передаваемой ящику в результате работы, совершаемой этой силой 20 Н?

    Зерно из бункера падает со скоростью 10 кг / с вертикально на конвейерную ленту, которая движется горизонтально с постоянной скоростью 2 м / с. а) Какая сила необходима, чтобы конвейерная лента двигалась с постоянной скоростью? б) Какова минимальная мощность двигателя, приводящего в движение конвейерную ленту?

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165037085026 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165037085026 ″]

    а.10 Н; б. 20 Вт

    [/ hidden-answer]

    Велосипедист в гонке должен пройти

    горка со скоростью 8 м / с. Если масса велосипеда и байкера вместе составляет 80 кг, какой должна быть выходная мощность байкера для достижения цели?

    Задачи

    Ниже показан ящик весом 40 кг, который с постоянной скоростью толкают на расстояние 8,0 м по трассе

    .

    наклон горизонтальной силой

    Коэффициент кинетического трения между ящиком и уклоном составляет

    Рассчитайте работу, совершаемую с помощью (а) приложенной силы, (б) силы трения, (в) силы тяжести и (г) чистой силы.

    [раскрыть-ответ q = «72339 ″] Показать решение [/ раскрыть-ответ]
    [скрытый-ответ a =” 72339 ″] Если ящик поднимется: a. 3,46 кДж; б. -1,89 кДж; c. -1,57 кДж; d. 0; Если ящик упал: a. -0,39 кДж; б. -1,18 кДж; c. 1,57 кДж; d. 0 [/ hidden-answer]

    Поверхность предыдущей задачи изменена так, что коэффициент кинетического трения уменьшен. К ящику прилагается такая же горизонтальная сила, и после толкания на 8,0 м его скорость составляет 5,0 м / с. Сколько работы сейчас совершает сила трения? Предположим, что ящик запускается в состоянии покоя.

    Усилие F ( x ) зависит от положения, как показано ниже. Найдите работу, совершаемую этой силой над частицей при ее движении от

    .

    С

    по

    [show-answer q = ”59822 ″] Показать решение [/ show-answer]
    [hidden-answer a =” 59822 ″] 8,0 Дж [/ hidden-answer]

    Найдите работу, проделанную той же силой в (Рисунок), между теми же точками,

    , по дуге окружности радиусом 2 м с центром в точке (0, 2 м).Вычислите интеграл по путям, используя декартовы координаты. ( Подсказка: Возможно, вам потребуется обратиться к таблице интегралов.)

    Ответьте на предыдущую задачу, используя полярные координаты.

    [show-answer q = ”fs-id1165038348662 ″] Показать решение [/ show-answer]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165038348662 ″]

    35,7 Дж

    [/ hidden-answer]

    Найдите работу, проделанную той же силой в (Рисунок), между теми же точками,

    , по дуге окружности радиусом 2 м с центром в точке (2 м, 0).Вычислите интеграл по путям, используя декартовы координаты. ( Подсказка: Возможно, вам потребуется обратиться к таблице интегралов.)

    Ответьте на предыдущую задачу, используя полярные координаты.

    [показывать-ответ q = ”fs-id1165036771171 ″] Показать решение [/ показывать-ответ]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165036771171 ″]

    24,3 Дж

    [/ hidden-answer]

    Постоянная мощность P передается на автомобиль массой м своим двигателем.Покажите, что если сопротивление воздуха можно не учитывать, то расстояние, пройденное автомобилем за время t , начиная с состояния покоя, равно

    .

    Предположим, что сопротивление воздуха, с которым сталкивается автомобиль, не зависит от его скорости. Когда автомобиль движется со скоростью 15 м / с, его двигатель выдает на колеса 20 л.с. а) Какая мощность передается на колеса, когда автомобиль движется со скоростью 30 м / с? (b) Сколько энергии потребляет автомобиль, чтобы проехать 10 км со скоростью 15 м / с? На 30 м / с? Предположим, что двигатель имеет КПД 25%.(c) Ответьте на те же вопросы, если сила сопротивления воздуха пропорциональна скорости автомобиля. (d) Что эти результаты, а также ваш опыт потребления бензина говорят вам о сопротивлении воздуха?

    [show-answer q = ”fs-id1165036867242 ″] Показать решение [/ show-answer]

    [скрытый-ответ a = ”fs-id1165036867242 ″]

    а. 40 лс; б. 39,8 МДж, независимо от скорости; c. 80 л.с., 79,6 МДж при 30 м / с; d. Если сопротивление воздуха пропорционально скорости, автомобиль разгоняется примерно до 22 миль на галлон при 34 милях в час и вдвое меньше — на удвоенной скорости, что ближе к реальному опыту вождения.

    [/ hidden-answer]

    Рассмотрим линейную пружину, как на (Рисунок) (a), с массой M , равномерно распределенной по ее длине. Левый конец пружины зафиксирован, а правый конец в положении равновесия

    движется со скоростью v в направлении x . Какова общая кинетическая энергия пружины? (Подсказка : Сначала выразите кинетическую энергию бесконечно малого элемента пружины дм через общую массу, равновесную длину, скорость правого конца и положение вдоль пружины; затем интегрируйте.)

    Глоссарий

    средняя мощность
    работа, выполненная за временной интервал, деленная на временной интервал
    мощность
    (или мгновенная мощность) скорость выполнения работы

    Что такое сила в физике? Типы, примеры и формулы для расчета ..

    Мы объясняем, что такое сила в физике, какие типы существуют и на различных примерах. Кроме того, формулы для его расчета.

    1. Что такое сила в физике?

    В физике мощность (обозначенная символом P ) — это определенный объем работы, выполненный определенным образом в заданную единицу времени.То есть — это объем работы в единицу времени, которую объект или система производит .

    Мощность измеряется в ваттах (Вт). — единица, которая отдает дань уважения шотландскому изобретателю Джеймсу Ватту и эквивалентна одному июлю (Дж) работы, выполняемой в секунду (с), то есть:

    Вт = Дж / с

    В англосаксонской системе измерения эта единица заменена на мощность в лошадиных силах ( лс ).

    Способность понимать и точно измерять мощность была определяющим фактором при разработке первых паровых двигателей, устройства, на котором была поддержана Промышленная революция.В настоящее время, с другой стороны, это обычно связано с электричеством и другими современными энергоресурсами, так как может, , также обозначать количество энергии, переданной .

    1. Виды мощности

    Различают следующие типы мощности:

    • Механическая мощность . То, что происходит от приложения силы к твердому или деформируемому твердому телу.
    • Электроэнергия .Вместо работы это относится к количеству энергии, переданной в единицу времени в системе или цепи.
    • Тепловая мощность . Это количество тепла, которое тело выделяет в окружающую среду за единицу времени.
    • Звуковая мощность . Под ним понимается количество энергии, которое звуковая волна переносит за единицу времени через заданную поверхность.
    1. Формулы мощности

    Сила машин говорит нам, можете ли вы сделать работу.

    Мощность рассчитывается в общих чертах по следующей формуле:

    P = ΔE / Δt

    ΔE представляет изменение энергии или изменение работы.

    Δt представляет время, измеренное в секундах.

    Тем не менее, каждый тип потенции выражается своей собственной формулировкой, например:

    • Механическая мощность : P (t) = Fv, хотя, если есть вращение твердого тела и приложенные силы изменяют его угловую скорость, мы будем использовать P (t) = Fv + M.ω вместо этого. F и M будут соответственно результирующей силой и результирующим моментом; в то время как V и ω будут скоростью точки, в которой был вычислен результат, и угловой скоростью тела.
    • Электроэнергия : P (t) = I (t). V (t), где I — протекающий ток, измеренный в амперах, а V — разность потенциалов (падение напряжения), измеренная в вольтах. В случае резистора вместо проводника электричества будет использоваться формула P = I 2 R = V 2 / R, где R — сопротивление материала, измеренное в Ом.
    • Тепловая мощность . P = E / t, где E — выделенная калорийная энергия, измеряемая в джоулях (Дж). Обратите внимание, как это безразлично к степеням жары.
    • Звуковая мощность . P S = ʃ I s dS, где I s — интенсивность звука, а dS — элемент, достигаемый волной.
    1. Примеры питания

    Мы хотим поднять 100 кг стройматериалов на седьмой этаж строящегося дома, то есть примерно в 20 метрах от земли.Мы хотим сделать это с помощью крана и за 4 секунды, поэтому мы должны определить его необходимую мощность.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *