Мощность как интенсивная величина

Мощность

• Механическая мощность  – физическая величина числено равная работе выполненной за единицу времени. Обычно мощность обозначается буквой  N  (иногда  P ). Тогда определение мощности можно записать формулой:

Мощность как интенсивная величина

• Механическая мощность – это работа, совершенная за единицу времени. Похожая физическая величина – это скорость, перемещение за единицу времени. Эти величины можно назвать  интенсивными . Они показывают, насколько интенсивно выполняется работа, насколько интенсивно движется тело. К таким величинам можно отнести плотность: насколько много массы содержится в объеме. Также к ним можно отнести давление: насколько интенсивно сила действует на поверхность.

• Выделяют и другую группу величин, которые называют  аддитивными . К ним относят массу, работу, путь, перемещение, силу и др. Их так называют, поскольку их можно складывать (англ. add - прибавить). Например, взяв 2 и 3 кг яблок мы получим 5 кг яблок. Пройдя 100 метров пути, а затем 50 – мы пройдем 150 метров. Если на тело действует несколько сил – сложив их, мы получим общий результат действия.

• Со сложением интенсивных величин надо быть осторожными. Например, пусть скорость катера в стоячей воде 5 км/ч, скорость течения – 2 км/ч. Тогда мы можем сложить скорости, чтобы получить скорость катера относительно берега при движении по течению реки: 7 км/ч.

• Если автомобиль проехал полпути со скоростью 40 км/ч, а остальные полпути – со скоростью 60 км/ч, то сложение скоростей нам ничего не даст. Неверно сказать, что на всем пути он ехал со скоростью 100 км/ч.

• В первом случае катер двигался относительно воды и одновременно с этим вода перемещала его по течению относительно берега.
• Значит, перемещение катера относительно берега складывается из его перемещения относительно воды и перемещения самой воды  .

• Время движения одно и то же, можем разделить обе части уравнения на это время  . Получим сложение скоростей:

• В случае с автомобилем можно сложить перемещения, это аддитивная величина:  . Но движение на разных участках пути происходило за разное время, поэтому поделить равенство на одно и то же время, как в случае с катером, не получится.

Задача

• Автомобиль едет с постоянной скоростью 72 км/ч и при такой скорости сила сопротивления движению составляет 2 кН. Определите мощность, которую при этом развивает двигатель автомобиля.

Мощность механизма, работа силы

Мощность – это характеристика механизма. Мощность связана с работой:  . Но работу выполняет не механизм, а сила .

Любой механизм, связанный с передвижением тел, действует на эти тела с некоторой силой. Например, подъемный кран действует на груз:

Работу именно этой силы и нужно

искать.

Решение

• В задаче требуется найти мощность, по определению:

• Автомобиль движется благодаря силе тяги, значит и будем искать работу этой силы. Она направлена вдоль перемещения, значит:

• Автомобиль едет с постоянной скоростью, равномерно. Это значит, что сила тяги уравновешивается силой сопротивления.

• При равномерном движении перемещение автомобиля составит 
• Выразим мощность через известные величины и посчитаем её значение:

• Подставляя численные значения в СИ, получаем:

Лошадиная сила

• Когда речь заходит о мощности двигателя автомобиля, то значения указываются в лошадиных силах. Оказывается, в 18-19 столетии мощность всех приборов измеряли именно в таких единицах.
• Когда была принята единица измерения: ватты, нужно было согласовать новые и старые единицы измерения. Было установлено, что одна лошадиная сила соответствует 735,5 ваттам (1 л.с. = 735,5 Вт).
• Значения мощности двигателя автомобиля до сих пор указываются в лошадиных силах только потому, что так сложилось исторически (автомобили пришли на замену лошади, поэтому первое время важной характеристикой было то, насколько новое средство перемещения мощнее нескольких запряжённых лошадей).
• Получим, что автомобиль развивает мощность:

• Аналогично, зная мощность двигателя автомобиля в лошадиных силах, можно вычислить его мощность в ваттах.

Номинальная мощность

• Если автомобиль будет ехать с меньшей скоростью – мощность двигателя будет меньше. А если будет стоять – равна нулю?
• В характеристиках любого прибора – будь то автомобиль, пылесос или лампа – всегда указана  номинальная мощность . То есть та, на которую он рассчитан при определенных условиях. Если прибор работает при других условиях – он будет развивать другую мощность.
• Если в характеристиках пылесоса указана мощность всасывания 300 Вт – это его номинальная мощность. Включите его в слабый режим – получите меньшую мощность. Если выключите – то мощность и вовсе станет равна нулю.