Мощность
«Жизнь учит только тех, кто её изучает»
В.О. Ключевский
В этой теме речь пойдёт о мощности.
В прошлой говорилось о физической величине — механической работе. Механическая работа — это скалярная физическая величина, пропорциональная приложенной к телу силе и пройденному телом пути. Единицей работы в системе СИ является Дж (джоуль). 1 Дж — эта работа, совершаемая силой 1 Н на пути, равном 1 м.
Было установлено, что механическая работа характеризует результат действия на тело силы на пройденном им пути. При отсутствии движения тела силы, действующие на тело, не совершают работы.
Однако одну и ту же работу можно выполнить за разный промежуток времени. Рассмотрим простой пример: человеку, для перемещения груза массой 20 кг на расстояние в 3 км необходимо затратить около 2 часов, а автомобилю для этого достаточно нескольких минут. Работа выполняется одинаковая. Одинаковая масса перемещается на одно и то же расстояние. Но быстрота совершения работы силой человека и силой тяги автомобиля разная. За единицу времени сила тяги автомобиля выполняет работу большую, чем сила человека. Для описания быстроты совершения работы вводится физическая величина, называемая мощностью.
Мощность — это физическая величина, численно равная работе, совершенной за единицу времени. Обозначается мощность латинской буквой N.
За единицу мощности в системе СИ принимается мощность, при которой действующая на тело сила за 1 с совершает работу в 1 Дж. Эта единица мощности называется ватт (Вт) в честь английского изобретателя Джеймса Уатта.
[N] = [Вт]
Для измерения больших мощностей используются кратные единицы: гВт (гектоватт), кВт (киловатт) и МВт (мегаватт). А для малых мощностей употребляются дольные единицы: мВт (милливатт) и мкВт (микроватт).
Автомобилисты по традиции используют старинную единицу мощности — лошадиную силу (л.с.). 1 л.с. — это мощность, которую развивает лошадь при подъеме груза, массой 75 кг на высоту 1 м за 1 с.
1 л.с. = 736 Вт.
В этих внесистемных единицах мощность первого советского трактора «Коммунар» на гусеничном ходу была равна 50 л.с.
Опытный водитель всегда разумно использует мощность своей машины, управляя скоростью вращения колес. Почему? Запишем формулу мощности.
Распишем работу, как произведение силы и пройденного под действием этой силы пути.
Так как 
, то, можно записать, что мощность равна произведению силы, действующей на тело, и скорости тела.
Таким образом, при заданной мощности, чем меньше будет скорость тела, тем больше будет сила, действующая на него. Вот почему водители тракторов, вспахивая землю, т.е. когда требуется большая сила, едет на малой скорости, чтобы увеличить силу тяги двигателя. То же самое делает и водитель машины, трогаясь с места или двигаясь в гору. Именно для этого в автомобилях и тракторах есть специальное устройство для переключения скорости вращения колес — коробка передач, рукоятка которой расположена близко к правой руке водителя.
Зная мощность механизма, можно рассчитать работу, совершаемую этим механизмом за какой-нибудь промежуток времени.
Упражнения.
Задача 1. Найдите мощность механизма, с помощью которого совершена работа в 3 МДж за 2 минуты.
Задача 2. На уроке физкультуры мальчик массой 50 кг поднялся по канату на высоту 6 м за 8 с. Определите среднюю мощность, развиваемую мальчиком при подъеме.
Задача 3. Определите мощность падающей воды, протекающей через плотину Саяно-Шушенской гидроэлектростанции, высота которой 242 м, а максимальный расход воды составляет 1434000 м3/мин.
Основные выводы:
– Мощность – это скалярная физическая величина, характеризующая быстроту совершения работы:
– Единица мощности в системе СИ является Вт (ватт).
– 1 Вт — это мощность, при которой за 1 с совершается работа 1 Дж.
– Одинаковую мощность можно получить либо при большой скорости и небольшой силе, либо, наоборот, при малой скорости и большой силе.
Домашняя работа
Стр. 166 — 169 читать
Упр. 31 выполнить в тетради
