Mehanska moč, kar je, aplikacije, primeri

The Mehanska moč To je ritem, v katerem je delo opravljeno, kar je izraženo na matematičen način za količino opravljenega dela na enoto časa. In ker se delo opravi na račun absorbirane energije, ga lahko dvignemo tudi kot energija na enoto časa.

Klicati Str na moč, W delati, In do energije in t Hkrati lahko vse zgoraj našteto povzamemo pri lažjem ravnanju z matematičnimi izrazi:

Slika 1. Gossamer Albatross, "Leteče kolo", je v poznih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja prečkal kanal La Mancha in uporabljal samo človeško moč. Vir: Wikimedia Commons. Gossamer Albatross. Guroadrunner v angleški Wikipediji [javna domena]

O No:

Moč enote v mednarodnem sistemu (SI), ki je sistem splošno posvojenih enot, so Joule/Second ali Watt, ki je skrajšana w. Tako je bil poimenovan v čast škotskega inženirja Jamesa Watta (1736-1819), znan po tem, da je ustvaril parni motor s kondenzatorjem, izum, ki se je začel industrijsko revolucijo.

Druge električne enote, ki se uporabljajo v panogah, so HP (Konjska moč ali Power Horse) in CV (parni konj). Izvor teh enot sega tudi do Jamesa Watta in industrijske revolucije, ko je bil merilni vzorec ritem, s katerim je konj proti delu.

Tako HP kot CV sta enakovredna približno ¾ kilograma, ki se še vedno veliko uporablja, zlasti pri strojništvu, na primer pri označevanju motorjev.

Watt Multiples, tako kot prej omenjeni kilo-w = 1000 W, se pogosto uporabljajo tudi pri električni energiji. To je zato, ker je Joule razmeroma majhna enota energije. Britanski sistem uporablja knjižnico/drugo.

[TOC]

Kaj je industrijska in energetska aplikacija

Koncept moči je uporaben za vse vrste energije, bodisi mehanske, električne, kemične, vetra, sononičnega ali kakršnega koli vrste. Čas je v industriji zelo pomemben, saj je treba procese čim hitreje izvajati.

Vsak motor bo opravil potrebno delo, da bi imel dovolj časa, vendar je pomembno, da to storite v najkrajšem možnem času, da povečate učinkovitost.

Takoj je opisana zelo preprosta aplikacija, da se razjasni razliko med delom in močjo.

Recimo, da težki predmet ustavi vrv. Za to je potreben zunanji agent, ki opravi potrebno delo. Recimo, da ta agent prenese 90 j energije v sistem objekta in telesa, tako da se sproži v gibanju 10 sekund.

Vam lahko služi: navzkrižni val

V tem primeru je stopnja prenosa energije 90 j/10 s ali 9 j/s. Potem lahko potrdimo, da ima ta agent, oseba ali motor 9 W izhodno moč.

Če lahko drug zunanji agent doseže enak premik, bodisi v manj časa bodisi prenaša manj energije, potem lahko razvije večjo moč.

Še en primer: Recimo, da je prenos energije 90 J, ki uspe premikati sistem 4 sekunde. Izhodna moč bo 22.5 w.

Zmogljivost stroja

Moč je tesno povezana z zmogljivostjo. Energija, ki se dobavi na stroj, se nikoli ne spremeni v koristno delo. Pomemben del se običajno razprši v toploti, kar je odvisno od številnih dejavnikov, na primer zasnova stroja.

Zato je pomembno vedeti delovanje strojev, ki je opredeljeno kot razmerje med dostavljenim delom in dobavljeno energijo:

η = delo, ki ga dobavlja stroj/energijo

Kjer grška besedila η Označuje uspešnost, dodaten znesek, ki je vedno manjši od 1. Če se tudi pomnožite s 100, imate uspešnost v odstotkih.

Primeri

- Človeška bitja in živali razvijejo moč med gibanjem. Na primer, pri plezanju po stopnicah je treba delati proti gravitaciji. Če primerjamo dve osebi, ki se bosta dvignila po lestvi, ki bo najprej povišala vse korake, bo razvila več moči kot druga, vendar sta oba opravila isto delo.

- Aparati in stroji so določeni izhodni moči. Ustrezna žarnica za žarilnico za osvetlitev prostora ima moč 100 W. To pomeni, da žarnica pretvori elektriko v svetlobo in toploto (večino) s hitrostjo 100 j/s.

- Motor obrezovanja trave lahko porabi približno 250 W, avtomobil pa je v vrstnem redu 70 kW.

- Domača dobava vodne črpalke običajno 0.5 KM.

- Sonce ustvari 3.6 x 10 ²⁶ W moči.

Moč in hitrost

Takojšnja moč dobimo tako, da vzamemo neskončno majhno: Str = Dw/dt. Sila, ki jo povzroči vzročno delo majhnega neskončnega premika dx je F (oba sta vektorji) dw = F ● dx. Zamenjava vsega v izrazu za moč ostaja:

Vam lahko služi: centrifugalna sila: formule, kako se izračuna, primeri, vaje

Zato lahko moč izražamo tudi kot skalarni izdelek med silo in hitrostjo.

Človeška moč

Ljudje so sposobni ustvariti moči približno 1500 W ali 2 konjskih moči, vsaj za kratek čas, kot je tehtanje uteži.

V povprečju je dnevna izhodna moč (8 ur) 0.1 KM na osebo. Od tega se veliko prenaša v toploto, bolj ali manj enako količino, ki jo ustvari žarnica z žarilno žarnico 75 W.

Športnik na treningu lahko ustvari v povprečju 0.5 HP, enakovredni približno 350 J/s, s preoblikovanjem kemične energije (glukoze in maščob) v mehansko energijo.

Slika 2. Športnik razvije povprečno moč 2 KM. Vir: Pixabay.

Ko gre za človeško moč, je običajno prednostna. Potrebna enakovrednost je:

1 kilokalorija = 1 prehranska kalorija = 4186 J

Moč 0.5 KM zveni kot zelo majhen znesek in za številne aplikacije.

Vendar je bilo leta 1979 ustvarjeno kolo, ki so ga spodbudili ljudje, ki bi lahko letelo. Paul MacCready je zasnoval Gossamer Albatross, ki je prečkal kanal La Mancha, ki je ustvaril 190 W povprečnega izhoda (slika 1).

Porazdelitev električne energije

Pomembna aplikacija je porazdelitev električne energije med uporabniki. Podjetja, ki oskrbujejo porabljeno energijo, ne pa stopnja, s katero se porabi. Zato bodo tisti, ki natančno berejo svoj račun, našli zelo specifično enoto: Kilowatt-Hora ali KW-H.

Ko pa je ime Watt vključeno v to enoto, se nanaša na energijo in ne na moč.

Kilowatt-hora se uporablja za označevanje porabe električne energije, saj je Joule, kot je bilo že omenjeno, dokaj majhna enota: 1 watt-hora ali w-h To je delo, opravljeno v 1 uri z močjo 1 vata.

Zato 1 kW-H To je delo, ki se opravi v eni uri, ko dela z močjo 1kW ali 1000 W. Vstavimo številke, da te zneske prenesejo v Joules:

1 w-h = 1 w x 3600 s = 3600 J

1 kW-h = 1000 W x 3600 s = 3.6 x 10 ⁶ J

Ocenjujejo, da lahko v domu približno 200 kW-hora zaužijete na mesec.

Lahko vam služi: absolutni tlak: formula, kako je izračunan, primeri, vaje

Vaje

Vaja 1

Kmet uporablja traktor, da potegne seno paca M = 150 kg na 15 ° nagnjeni ravnini in ga odpelje do skednja, s konstantno hitrostjo 5.0 km / h. Koeficient kinetičnega trenja med seno fardo in rampo je 0.Štiri. Pet. Poiščite izhodno moč traktorja.

Rešitev

Za to težavo je treba narisati brezplačni karoserijski diagram za seno fardo, ki se dvigne na nagnjeni ravnini. Biti F Sila, ki uporablja traktor, da se povzpne na bundo, α = 15 ° je naklonski kot.

Poleg tega je vpletena kinetična trenja F_dotik ki nasprotuje gibanju in običajnim N in teža W (Ne zamenjujte teže z delom).

Slika 3. HEO FARDO izolirani diagram telesa. Vir: f. Zapata.

Newtonov drugi zakon ponuja naslednje enačbe:

∑ fx = f -w_x -F_dotik = 0 (Ker se Bundo dviga s konstantno hitrostjo)

∑fy = n - w_in = 0 (Vzdolž osi X ni gibanja)

Kinetično trenje se izračuna z:

F_dotik = Kinetični koeficient trenja x

F_dotik = 0.Štiri. Pet . Wy = 0.45 x 150 kg x9.8 m/s2 x cos 15 ° = 639 n

F = w_x + F_dotik = M.g. greh α = 150 kg. 9.8 m/s² . greh 15 ° + 639 n =  1019.42 n

Hitrost in moč imata isto smer in pomen, torej:

P = F ● v = F. v

Potrebno je preoblikovati enote hitrosti:

v = 5.0 km/ h = 1.39 m/ s

Zamenjava vrednosti, končno dobite:

P = 1019.42 N x 1.39 m/ s = 1417 W = 1.4 kW

Vaja 2

Motor, prikazan na sliki² in v 2 sekundah.

Slika 4. Motor dvigne predmet na določeno višino, za katero je potrebno delati in razvijati moč. Vir: f. Zapata.

Izračunati:

a) višina, ki jo takrat doseže blok.

b) moč, ki jo mora razviti motor, da ga doseže.

Rešitev

a) Gre za enakomerno raznoliko rektno gibanje, zato bodo uporabljene ustrezne enačbe z začetno hitrostjo 0. Višino doseženo je:

y = ½ at² = ½ . 2 m/s² . (2 s)² = 4 m.

b) Če želite najti moč, ki jo je razvil motor, lahko uporabimo enačbo:

P = δW/δt

In ker je sila, ki se izvaja na bloku, skozi napetost v vrvi, ki je konstantna v velikosti:

P = (ma).in/δT = 2 kg x 2 m/s² x 4 m / 2 s = 8 w

Reference

1. Figueroa, d. (2005). Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 2. Dinamično. Uredil Douglas Figueroa (USB).
2. Vitez, r.  2017. Fizika za znanstvenike in inženiring: strateški pristop.  Pearson.
3. Fizika librettexts. Moč. Okrevano od: Phys.Librettexts.org
4. Knjiga fizike hiperteksta. Moč. Okrevano od: fizike.Informacije.
5. Delo, energija in moč. Okrevano od: ncert.Nic.v