МЕХАНИЧКА СНАГА: ШТА ЈЕ, АПЛИКАЦИЈЕ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

Механичка моћ представља стопу по којој се врши рад који је математички изражен количином изведених радова по јединици времена. А пошто се рад врши на штету апсорбоване енергије, то се такође може навести као енергија по јединици времена.

Позивање П на снагу, В на рад, Е на енергију и т на време, све горе наведено може се сажети у математичке изразе који се лако користе:

Слика 1. Госсамер Албатросс, 'летећи бицикл', прешао је преко Енглеског канала крајем 1970-их користећи само људску снагу. Извор: Викимедиа Цоммонс. Госсамер Албатросс. Гуроадруннер на енглеској Википедији

О добро:

Име је добио у част шкотског инжењера Јамеса Ватта (1736-1819), познатог по стварању кондензаторског парног мотора, изуму који је покренуо индустријску револуцију.

Остале погонске јединице које се користе у индустрији су кс (снага или коњска снага) и ЦВ (коњска снага). Порекло ових јединица такође потиче из Јамеса Ватта и индустријске револуције, када је стандард за мерење био брзина којом је коњ радио.

И кс и ЦВ приближно су једнаки ¾ кило-В и још увек се широко користе, посебно у машинском инжењерству, на пример при означавању мотора.

Вишеструки вати, као што је претходно поменути кило-В = 1000 В, такође се често користе у електричној снази. То је зато што је џоул релативно мала јединица енергије. Британски систем користи сто фунти у секунди.

Од чега се састоје и примене у индустрији и енергетици

Концепт снаге применљив је на све врсте енергије, било да је то механичка, електрична, хемијска, ветровита, звучна или било које друге врсте. Време је веома важно у индустрији, јер процеси морају да се одвијају што је брже могуће.

Било који мотор ће обављати потребне радове све док има довољно времена, али важно је да то урадите у најкраћем могућем року, да повећате ефикасност.

Одмах је описана врло једноставна апликација која добро разјашњава разлику између посла и снаге.

Претпоставимо да тешки предмет повуче конопац. Да бисте то учинили, неопходан је спољни агент да би обавио потребне послове. Рецимо да овај агент преноси 90 Ј енергије у систем објектних низова, тако да се он покреће на 10 секунди.

У таквом случају, брзина преноса енергије је 90 Ј / 10 с или 9 Ј / с. Тада можемо потврдити да тај агент, особа или мотор, има излазну снагу од 9 В.

Ако је други спољни агент у стању да постигне исто премештање, било у мање времена или преносећи мање енергије, тада је у стању да развије већу снагу.

Још један пример: претпоставимо пренос енергије од 90 Ј, који успева да покрене систем у току 4 секунде. Излазна снага ће бити 22,5 В.

Перформансе машине

Моћ је уско повезана са перформансама. Енергија која се даје машини никада се у потпуности не претвара у користан рад. Важни део обично се распршује у топлоти, што зависи од многих фактора, на пример дизајна машине.

Због тога је важно знати перформансе машина, које су дефинисане као квоцијент између испорученог рада и испоручене енергије:

Тамо где грчко слово η означава принос, бездимензионална количина која је увек мања од 1. Ако се множи и са 100, принос имамо у процентима.

Примери

- Људи и животиње развијају снагу током кретања. На пример, пењање степеницама захтева рад против гравитације. Упоређујући двоје људи који се пењу мердевинама, онај који се попне на све степенице развио ће више снаге него други, али су обојица урадили исти посао.

- Кућански апарати и машине имају одређену излазну снагу. Сијалица са жарном нити погодна за осветљење просторије има снагу од 100 В. То значи да сијалица трансформише електричну енергију у светлост и топлоту (већину) брзином од 100 Ј / с.

- Мотор косилице може да потроши око 250 В, а мотор аутомобила од 70 кВ.

- Домаћа пумпа за воду обично даје 0,5 КС.

- Сунце ствара 3.6 к 10 ²⁶ В снаге.

Снага и брзина

Тренутна снага се добија узимајући бесконачно минимално време: П = дВ / дт. Сила која производи рад узрокујући мали инфинитезимални помак д к је Ф (оба су вектори), дакле дВ = Ф д к . Замјењујући све у изразу за моћ, остаје:

Људска снага

Људи су способни да стварају снагу од око 1500 В или 2 коњске снаге, барем за кратко време, као што је дизање тегова.

У просеку, дневна снага (8 сати) износи 0,1 кс по особи. Већина се преводи у топлоту, отприлике исту количину коју ствара жаруља са жарном силом од 75 В.

Спортиста на тренингу може да створи просечно 0,5 кс еквивалентно 350 Ј / с, претварајући хемијску енергију (глукозу и масти) у механичку енергију.

Слика 2. Спортиста развија просечну снагу од 2 КС. Извор: Пикабаи.

Када је у питању људска снага, најчешће се мери у кило-калоријама на сат, а не у ватима. Потребна еквиваленција је:

Снага од 0,5 КС звучи као веома мала количина, а користи се за многе апликације.

Међутим, 1979. године створен је бицикл са људским погоном који је могао да лети. Паул МацЦреади је дизајнирао Госсамер Албатросс, који је прешао Енглески канал, стварајући 190 В просјечне снаге (слика 1).

Дистрибуција електричне енергије

Важна примена је дистрибуција електричне енергије између корисника. Компаније које испоручују струју за потрошену енергију, а не за стопу потрошње. Зато ће они који пажљиво читају ваш рачун пронаћи врло специфичну јединицу: киловатни сат или кВ-х.

Међутим, када се у овој јединици укључи име Ватт, односи се на енергију, а не на снагу.

Киловат-сат користи се за означавање потрошње електричне енергије, јер је џоу, као што је већ споменуто, прилично мала јединица: 1 ватни сат или Вх је рад обављен у 1 сат снагом од 1 вата.

Стога је 1 кВ-х посао који се обавља за један сат радећи са снагом од 1кВ или 1000 В. Ставимо бројеве да ове износе претворимо у џулове:

Процјењује се да домаћинство може потрошити око 200 кВ сати мјесечно.

Вежбе

Вежба 1

Земљорадник користи трактор да повуче бала сена М = 150 кг уз нагиб од 15 ° и доведе је до штала константном брзином од 5,0 км / х. Коефицијент кинетичког трења између бала сена и жлеба је 0,45. Пронађите снагу снаге трактора.

Решење

За овај проблем морате нацртати дијаграм слободног тела за бала сена која се уздиже на нагибу. Нека је Ф сила која трактор делује на подизање бала, α = 15 ° је угао нагиба.

Поред тога, укључена је кинетичка сила трења ф _трења која се супротставља кретању, плус нормална Н и тежина В (немојте мешати В тежине са оном рада).

Слика 3. Изоловани телесни дијаграм бала сена. Извор: Ф. Запата.

Њутонов други закон нуди следеће једначине:

Брзина и сила имају исти смјер и смисао:

Потребно је трансформисати јединице брзине:

Замјеном вриједности, коначно добивамо:

Вежба 2

Мотор приказан на слици подићи ће блок масе 2 кг, почевши од мировања, с убрзањем од 2 м / с ² и за 2 секунде.

Слика 4. Мотор подиже предмет на одређену висину за коју је потребно обавити посао и развијати снагу. Извор: Ф. Запата.

Израчунајте:

а) Висина коју је тада постигао блок.

б) Снага коју мотор мора да развије да би то постигао.

Решење

а) То је једнолико променљиво правоцртно кретање, па ће се користити одговарајуће једначине, са почетном брзином 0. Досежена висина је дата:

б) Да бисте пронашли снагу коју мотор развија, једнаџба се може користити:

А пошто је сила која делује на блок делује кроз напетост у струни која је константна по јачини:

П = (ма) .и / Δ т = 2 кг к 2 м / с ² к 4 м / 2 с = 8 В

Референце

1. Фигуероа, Д. (2005). Серија: Физика за науку и инжењерство. Том 2. Динамика. Уредио Доуглас Фигуероа (УСБ).
2. Книгхт, Р. 2017. Физика за научнике и инжењерство: стратешки приступ. Пеарсон.
3. Физика Либретектс. Снага. Опоравак од: пхис.либретектс.орг
4. Књига физике хипертекста. Снага. Опоравило од: пхисицс.инфо.
5. Рад, енергија и снага. Преузето са: нцерт.ниц.ин