Россия, Нижегородская область, село Починки
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до 17.06.2025
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Организационный момент
Проверка знаний
Объяснение материала
Закрепление изученного
Итоги урока
Была в сети 27.03.2025 11:21
Шмакова Оксана Васильевна
преподаватель профессиональных дисциплин
47 лет
5 568
9 297 
Местоположение
Специализация
Лекция: Работа.Мощность.КПД
Категория:
Прочее
02.11.2020 12:06
Просмотр содержимого документа
«Лекция: Работа.Мощность.КПД»
Лекция. Тема: Работа. Мощность. КПД.
1.Изучаем теоретический материал. (записываем основные определения и формулы)
Работа А – скалярная физическая величина, измеряемая произведением модуля силы, действующей на тело, на модуль его перемещения под действием этой силы и на косинус угла между векторами силы и перемещения:
Здесь: 
модуль перемещения тела, под действием силы 
,
работа, которую совершила сила 
На графиках в осях F-S (рис.1) работа силы численно равна площади фигуры, ограниченной графиком, осью перемещения и прямыми, параллельными оси силы.
Если на тело действует несколько сил, то в формуле работы F – это не равнодействующая ma всех этих сил, а именно та сила, которая и совершает работу. Если локомотив тянет вагоны, то этой силой является сила тяги локомотива, если на канате поднимают тело, то этой силой является сила натяжения каната. Это может быть и сила тяжести и сила трения, если в условии задачи речь идет о работе именно этих сил.
Мощность
Для характеристики работоспособности и быстроты совершения работы введено понятие мощности.
Мощность — работа, выполненная в единицу времени:
Единицы измерения мощности: ватты, киловатты,
Мощность при поступательном движении (рис. 16.1)
где F — модуль силы, действующей на тело; vcp — средняя скорость движения тела.
Средняя мощность при поступательном движении равна произведению модуля силы на среднюю скорость перемещения и на косинус угла между направлениями силы и скорости.
Мощность при вращении (рис. 16.2) Тело движется по дуге радиуса
Р = Мврωср где ωср — средняя угловая скорость.
Мощность силы при вращении равна произведению вращающего момента на среднюю угловую скорость.
Если при выполнении работы усилие машины и скорость движения меняются, можно определить мощность в любой момент времени, зная значения усилия и скорости в данный момент.
Коэффициент полезного действия
Каждая машина и механизм, совершая работу, тратит часть энергии на преодоление вредных сопротивлений.
Таким образом, машина (механизм) кроме полезной работы совершает еще и дополнительную работу.
Отношение полезной работы к полной работе или полезной мощности ко всей затраченной мощности называется коэффициентом полезного действия (КПД):
Полезная работа (мощность) расходуется на движение с заданной скоростью и определяется по формулам:
Затраченная мощность больше полезной на величину мощности, идущей на преодоление трения в звеньях машины, на утечки и тому подобные потери.
Чем выше КПД, тем совершеннее машина.
2. Разбираем примеры решения задач. (даны задачи)
Пример 1. Определение работы.
Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние 
Расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на 
.
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? Ускорение свободного падения примите равным 
, коэффициент трения 
Решение: Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Следовательно, сила F при подъеме тела вверх по наклонной плоскости совершила работу.
Ответ: 
Пример 2. Определение мощности.
Определить потребную мощность мотора лебедки для подъема груза весом 3 кН на высоту 10 м за 2,5 с (рис. 16.3). КПД механизма лебедки 0,75.
Решение
1. Мощность мотора используется на подъем груза с заданной скоростью и преодоление вредных сопротивлений механизма лебедки.
Полезная мощность определяется по формуле Р = Fvcosα. В данном случае α = 0; груз движется поступательно.
S 10
2. Скорость подъема груза v = —; v = — = 4 м/с.
T 2,5
3. Необходимое усилие равно весу груза (равномерный подъем).
4. Полезная мощность Р = 3000 ∙ 4 = 12 000 Вт.
5. Полная мощность, затрачиваемая мотором,
Пример 3. Определение КПД.Судно движется со скоростью 56 км/ч (рис. 16.4). Двигатель развивает мощность 1200 кВт. Определить силу сопротивления воды движению судна. КПД машины 0,4.
Решение
1. Определяем полезную мощность, используемую на движение с заданной скоростью: 
2. По формуле для полезной мощности можно определить движущую силу судна с учетом условия α = 0. При равномерном движении движущая сила равна силе сопротивления воды: F дв = Fconp .
Сила сопротивления воды движению судна Fсопр = 48 кН.
Пример 5. Точильный камень прижимается к обрабатываемой детали с силой 1,5 кН (рис. 16.5). Какая мощность затрачивается на обработку детали, если коэффициент трения материала камня о деталь 0,28; деталь вращается со скоростью 100 об/мин, диаметр детали 60 мм.
Решение
1. Резание осуществляется за счет трения между точильным камнем и обрабатываемой деталью:
3. Угловая скорость вращения детали
4. Мощность, необходимая для обработки детали:
3.Закрепление материала. Пройти тесты по теме. ссылка https://multiurok.ru/tests/35174/
4. Домашнее задание. (с помощью теоретического материала и примера решения задач решить предложенные задачи самостоятельно).
Вопрос 1. Подвесной лодочный мотор развивает мощность 22000 Вт. Какую работу (МДж) может совершить мотор при перевозке груза за 30 минут?
Вопрос 2. Какую мощность (кВт) развивает подъемный кран, равномерно поднимая груз массой 2,5 т на высоту 15 м за 2,5 мин?
Вопрос 3. Механическая лопата, приводимая в движение электродвигателем мощностью 3,68 кВт, поднимает 180 т песка на высоту 6 м в течение 1 ч. Каков КПД установки?
Вопрос 4. Сколько времени (ч) должен работать насос мощностью 50 кВт, чтобы из шахты глубиной 150 м откачать воду объемом 200 м3?
Вопрос 5. Двигатель насоса, развивая некоторую мощность, поднимает 200 м3 воды на высоту 10 м за 5 мин. КПД двигателя 40 %. Найдите мощность (кВт) двигателя.
Вопрос 6. Трактор на пахоте преодолевает силу сопротивления 10 кН, развивая мощность 36 кВт. С какой скоростью движется трактор?
Вопрос 7. Электровоз при движении со скоростью 54 км/ч потребляет мощность 600 кВт. Определите силу тяги (кН) электровоза, если его КПД равен 75%.
Вебинар для учителей
Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!
Полезное для учителя
Реализация образовательных программ осуществляется с применением исключительно электронного обучения и ДОТ
