Расчёт мощности механизмов

Физика · 7 класс. Изучите схему, разберите примеры и проверьте себя.

Работа по мощности

Если постоянная механическая мощность 500 Вт поддерживается 2 мин, время равно 120 с. Работа A = Nt = 500 × 120 = 60000 Дж = 60 кДж. Число 500 относится к ваттам, а не к джоулям; в расчёте обязательно нужен выбранный промежуток времени.

Мощность подъёма

Для равномерного вертикального подъёма груза без иных существенных вертикальных сил полезная работа Aпод = mgh. Средняя полезная механическая мощность N = mgh/t. Например, груз 10 кг поднимают на 2 м за 5 с при g = 10 Н/кг: работа 200 Дж, мощность 40 Вт. Входная мощность двигателя при потерях могла бы быть больше; здесь считается именно полезное механическое действие.

Тяга и скорость

При постоянной тяге, сонаправленной равномерному движению, A = Fs и s = vt. Поэтому N = Fv. Если сила 100 Н и скорость 2 м/с, мощность тяги 200 Вт. Условие направления обязательно: поперечную силу нельзя подставлять в эту формулу как сонаправленную.

Килоньютоны и киловатты

При силе 0,5 кН и скорости 3 м/с получаем 500 × 3 = 1500 Вт = 1,5 кВт. Удобно заметить: кН × м/с даёт кВт, если числовые значения использованы согласованно. Для проверки можно сначала перевести всё в СИ, затем записать ответ в нужной кратной единице.

Мощность и работа — разные величины

КВт — единица мощности. КВт·ч — произведение мощности на время, то есть единица работы или энергии. Поэтому число с кВт·ч нельзя без изменения смысла назвать числом киловатт. В этом разделе расчёты выполняются в Дж и Вт с согласованным временем.

Проверка модели

Отметьте, работа какой силы или полезного механического действия дана. Для подъёма проверьте равномерность и состав сил; для N = Fv — направление тяги и скорости; для Nt — постоянную либо среднюю мощность за тот же промежуток. Задачи о потерях и коэффициенте полезного действия требуют отдельной информации и будут рассмотрены в разделе о механизмах.

Проверьте себя