Plik moc mechaniczna to tempo, w jakim praca jest wykonywana, wyrażone matematycznie jako ilość pracy wykonanej w jednostce czasu. A ponieważ praca odbywa się kosztem pochłoniętej energii, można ją również określić jako energię na jednostkę czasu.
Powołanie P. zasilić, W pracować, I do energii i t Jednocześnie wszystkie powyższe można podsumować w łatwych w użyciu wyrażeniach matematycznych:
No cóż:
Inne jednostki napędowe używane w przemyśle to KM (koń mechaniczny lub moc) i CV (moc). Pochodzenie tych jednostek również sięga Jamesa Watta i rewolucji przemysłowej, kiedy standardem pomiaru było tempo pracy konia..
Zarówno KM, jak i CV są w przybliżeniu równoważne ¾ kilo-W i nadal są szeroko stosowane, szczególnie w inżynierii mechanicznej, na przykład w oznaczaniu silników.
Wielokrotności wata, takie jak wspomniany wyżej kilo-W = 1000 W, są również często używane w energii elektrycznej. Dzieje się tak, ponieważ dżul jest stosunkowo małą jednostką energii. W systemie brytyjskim stosowane są funty-stopy na sekundę.
Indeks artykułów
Pojęcie mocy ma zastosowanie do wszystkich rodzajów energii, mechanicznej, elektrycznej, chemicznej, wiatrowej, dźwiękowej lub dowolnego rodzaju. W branży czas jest bardzo ważny, ponieważ procesy muszą być wykonywane jak najszybciej.
Każdy silnik wykona niezbędną pracę, o ile będzie miał wystarczająco dużo czasu, ale ważne jest, aby zrobić to w jak najkrótszym czasie, aby zwiększyć wydajność..
Natychmiast opisano bardzo proste zastosowanie, aby dobrze wyjaśnić różnicę między pracą a władzą.
Załóżmy, że sznurek ciągnie ciężki przedmiot. Aby to zrobić, potrzebny jest agent zewnętrzny do wykonania niezbędnej pracy. Powiedzmy, że ten agent przekazuje 90 J energii do układu obiekt-struna, tak że wprawia go w ruch na 10 sekund.
W takim przypadku szybkość przesyłania energii wynosi 90 J / 10 s lub 9 J / s. Następnie możemy stwierdzić, że ten czynnik, osoba lub silnik, ma moc wyjściową 9 W..
Jeśli inny czynnik zewnętrzny jest w stanie osiągnąć to samo przemieszczenie, czy to w krótszym czasie, czy też poprzez przekazanie mniejszej ilości energii, wówczas jest w stanie rozwinąć większą moc..
Inny przykład: załóżmy, że transfer energii o wartości 90 J jest w stanie wprawić system w ruch na 4 sekundy. Moc wyjściowa wyniesie 22,5 W..
Moc jest ściśle związana z wydajnością. Energia dostarczana do maszyny nigdy nie jest całkowicie przekształcana w użyteczną pracę. Ważna część jest zwykle rozpraszana w cieple, które zależy od wielu czynników, na przykład konstrukcji maszyny.
Dlatego ważne jest, aby znać wydajność maszyn, którą definiuje się jako iloraz wykonanej pracy i dostarczonej energii:
η = praca wykonana przez maszynę / dostarczona energia
Gdzie grecka litera η oznacza plon, bezwymiarową ilość, która jest zawsze mniejsza niż 1. Jeśli pomnożymy ją również przez 100, otrzymamy zysk w ujęciu procentowym.
- Ludzie i zwierzęta rozwijają moc podczas poruszania się. Na przykład wchodzenie po schodach wymaga pracy wbrew grawitacji. Porównując dwie osoby wspinające się po drabinie, ta, która pokonuje wszystkie stopnie jako pierwsza, będzie miała większą moc niż druga, ale obie wykonały tę samą pracę.
- Urządzenia i maszyny gospodarstwa domowego mają określoną moc wyjściową. Żarówka odpowiednia do oświetlenia pomieszczenia ma moc 100 W. Oznacza to, że żarówka zamienia energię elektryczną na światło i ciepło (w większości) z prędkością 100 J / s.
- Silnik kosiarki może pobierać około 250 W, a samochodu około 70 kW.
- Domowa pompa wodna zwykle dostarcza 0,5 KM.
- Słońce generuje 3,6 x 10 26 Moc W..
Natychmiastową moc uzyskuje się, zajmując nieskończenie mały czas: P. = dW / dt. Siła, która wytwarza pracę powodującą małe nieskończenie małe przemieszczenie rex to jest fa (oba są zatem wektorami) dW = fa ● rex. Zastępując wszystko w wyrażeniu potęgą, pozostaje:
Ludzie są w stanie wytworzyć moc około 1500 W lub 2 KM, przynajmniej przez krótki czas, na przykład podnoszenie ciężarów.
Średnio dzienna moc wyjściowa (8 godzin) wynosi 0,1 KM na osobę. Wiele z nich zamienia się na ciepło, mniej więcej taką samą ilość, jaką wytwarza żarówka o mocy 75 W..
Trenujący sportowiec może generować średnio 0,5 KM, co odpowiada około 350 J / s, poprzez przekształcenie energii chemicznej (glukozy i tłuszczu) w energię mechaniczną.
Jeśli chodzi o ludzką moc, na ogół preferuje się mierzenie w kilokaloriach / godzinę, a nie w watach. Niezbędna równoważność to:
1 kilokaloria = 1 kaloria odżywcza = 4186 J.
Moc 0,5 KM brzmi jak bardzo mała ilość i jest do wielu zastosowań.
Jednak w 1979 roku powstał rower napędzany przez człowieka, który potrafił latać. Paul MacCready zaprojektował Gossamer Albatross, które przekroczyły kanał La Manche generując 190 W średniej mocy (rysunek 1).
Ważnym zastosowaniem jest dystrybucja energii elektrycznej między użytkownikami. Firmy, które wystawiają rachunki za energię elektryczną za zużytą energię, a nie według stawki, w jakiej jest ona zużywana. Dlatego ci, którzy uważnie przeczytają twój rachunek, znajdą bardzo konkretną jednostkę: kilowatogodzinę lub kW-h..
Jednak gdy nazwa Watt jest zawarta w tym urządzeniu, odnosi się ona do energii, a nie do mocy..
Kilowatogodzina służy do wskazania zużycia energii elektrycznej, ponieważ dżul, jak wspomniano wcześniej, jest dość małą jednostką: 1 watogodzina lub W-h to praca wykonana w ciągu 1 godziny przy mocy 1 wata.
W związku z tym 1 kW-godz to praca, która jest wykonywana w ciągu godziny przy mocy 1 kW lub 1000 W. Przeliczmy te liczby na dżule:
1 W-h = 1 szer. X 3600 s = 3600 J.
1 kW-h = 1000 szer. X 3600 s = 3,6 x 10 6 jot
Szacuje się, że gospodarstwo domowe może zużywać około 200 kWh miesięcznie.
Rolnik ciągnie ciągnikiem belę siana o masie M = 150 kg po pochylonej pod kątem 15 ° płaszczyźnie i przenosi ją do obory ze stałą prędkością 5,0 km / h. Współczynnik tarcia kinetycznego między balotem a rynną wynosi 0,45. Wyznaczanie mocy wyjściowej ciągnika.
W przypadku tego problemu konieczne jest narysowanie schematu swobodnego ciała dla beli siana unoszącej się na pochyłości. Być fa siła przyłożona przez ciągnik do podniesienia beli, α = 15 ° to kąt nachylenia.
Ponadto zaangażowana jest kinetyczna siła tarcia fadotknąć który sprzeciwia się ruchowi, a także normalności N i wagę W (nie myl wagi W z wagą pracy).
Drugie prawo Newtona oferuje następujące równania:
∑ Fx = F -Wx -fadotknąć = 0 (ponieważ bela podnosi się ze stałą prędkością)
∑Fy = N - WY = 0 (nie ma ruchu wzdłuż osi x)
Siłę tarcia kinetycznego oblicza się ze wzoru:
fadotknąć = współczynnik tarcia kinetycznego x wielkość normy
fadotknąć = 0,45. Wy = 0,45 x 150 kg x 9,8 m / s2 x cos 15º = 639 N
F = W.x + fadotknąć = M.g. sin α = 150 kg. 9,8 m / sdwa . sin 15º + 639 N = 1019,42 N
Prędkość i siła mają ten sam kierunek i zwrot, dlatego:
P = fa ● v = F. v
Wymagane jest przekształcenie jednostek prędkości:
v = 5,0 km / h = 1,39 m / s
Zastępując wartości, w końcu otrzymujemy:
P = 1019,42 N x 1,39 m / s = 1417 W = 1,4 kW
Silnik pokazany na rysunku podniesie blok 2 kg, zaczynając od spoczynku, z przyspieszeniem 2 m / sdwa i za 2 sekundy.
Oblicz:
a) Wysokość osiągnięta przez blok w tym czasie.
b) Moc, jaką musi rozwinąć silnik, aby to osiągnąć.
a) Jest to ruch prostoliniowy zmienny jednostajnie, dlatego zastosowane zostaną odpowiednie równania o prędkości początkowej 0. Osiąganą wysokość jest:
y = ½ o godzdwa = ½. 2 m / sdwa . (2 s)dwa = 4 m.
b) Aby znaleźć moc wytwarzaną przez silnik, można użyć równania:
P = ΔW / Δt
A ponieważ siła wywierana na blok jest spowodowana napięciem struny, którego wielkość jest stała:
P = (ma). Y / Δt = 2 kg x 2 m / sdwa x 4 m / 2 s = 8 W.
Jeszcze bez komentarzy