Kaldırma motorunun gücü nedir?

Genellikle önemli olan, gücün belirlediği işin "hızı" dır.

Güç N, mükemmel iş A'nın bu işin tamamlandığı t zaman aralığına oranıdır: N \u003d A / t

Örneğin, bir inşaat vinci birkaç saniye içinde yüzlerce tuğlayı çok katlı bir binanın yüksekliğine kaldırıyor ve bir kişinin bunu yapması için birkaç güne ihtiyacı olacak. Bu, vincin gücünün bir kişinin gücünden birçok kez daha fazla olduğu anlamına gelir.

Güç birimi.  SI'daki bir güç birimi için, 1 J'de çalışmanın 1 s'de tamamlanacağı gücü alır. Bu güç birimi watt (W) olarak adlandırıldı: 1 W \u003d J / s

Kilowatt (1 kW \u003d 10 3 W) ve megawatt (1 MW \u003d 10 6 W) gibi güç üniteleri de sıklıkla kullanılır.

Güç birimleri hakkında bir fikir edinmek için sorunu çözeriz.

Sorunu çözüyoruz

50 kg ağırlığındaki bir öğrenci, birinci kattan beşinci dakikada yarım dakikaya kadar kaçarken hangi gücü geliştirir? Zeminin yüksekliğinin 3 m olduğu varsayılmaktadır.

İnsan aklının "gücü".  Böylece, bir insan onlarca ve yüzlerce wattta güç geliştirebilir. Ancak insan zihninin yarattığı motorların gücü, insanın kendisinin gücünden binlerce, milyonlarca ve hatta milyarlarca kat daha fazladır (Şekil 26.1). Örneğin, bir binek aracı 100 kW'a ulaşır ve büyük bir yolcu uçağı - 100 MW'tır. Bugün en büyük güç, yüz binlerce MW'lık uzay roketi motorları tarafından geliştirilmiştir.

Şek. 26.1. İnsan gücünün onun yarattığı motorların gücü ile karşılaştırılması

Güç güç ve hız ile nasıl ifade edilir? Gezilen mesafe s hızı v ve t cinsinden zaman s \u003d vt formülü ile ifade edilir. bu nedenle

Bu nedenle güç, kuvvet modülünün çarpımı ve hız modülünün eşittir.

Bu nedenle, aynı motor gücündeki kuvveti artırmak için, hızı düşürmek gerekir. İşte bu yüzden sürücü ilk hıza geçiyor: motor çekişini aynı güçte artırmak için hareket hızını azaltmak gerekiyor.

Yaptığımız süre kısalır. İş, yarattığımız güç. Teknolojide, bir makinenin gücü genellikle beygir gücünde (hp) ölçülür. Son zamanlarda, başka bir güç ölçüsü olan kilovatlar (kW) giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Bir kişinin geliştirdiği gücü, merdivenleri koşarak ölçmeye çalışalım. Bunu yapmak için en basit araca ihtiyacımız var: bir cetvel ve bir kronometre.

Bir kişinin merdivenlerden olabildiğince hızlı geçtiğini varsayalım. Gücü ölçmek için gereken tüm sayıları yazıyoruz. Bir merdivenin yirmi adımı olduğunu varsayalım. Her birinin yüksekliği 18 santimetredir. Bir kişinin bu yirmi adımı atmak için harcadığı zamanı not edelim. 2.8 saniye olacağını varsayalım (kronometre yoksa, zamanı yeterli bir doğruluk derecesiyle ve normal saatlerle ölçebilirsiniz). Bir kişinin ağırlığını 60 kilograma eşit olarak değerlendireceğiz.

Şimdi gücü hesapla. 45 kilo enlemde 1 kilogram ağırlık kaldırabilmek için 1 kilogram kuvvete ihtiyaç duyulduğunu biliyoruz. Eğer böyle bir ağırlığı 1 metre yüksekliğe kaldırırsak, 1 kilogramın uyguladığı kuvvet 1 metre boyunca etki eder. Bu durumda harcanan iş 1 kilogram (kgm) olacaktır. Coğrafi bölgemizde (Almanya, 47. ve 55. paraleller arasında yer almaktadır), bir kilogram ağırlık 1 metre yükseltmek için gereken iş neredeyse tam olarak 1 kilogram metredir.

Ayrıca, kaldırma kuvvetinin 10 kilogram olduğu, ancak 1/10 metrelik bir yolda hareket ettiği durumlarda, çalışma aynı zamanda 1 kilogram idi. Ağırlık kaldırırken yapılan çalışma, her durumda, uygulamamız gereken kuvveti kilogram cinsinden, metre yüksekliğindeki kaldırma yüksekliği ile çarpmamız halinde hesaplanabilir.

Örneğimizde, kaldırma yüksekliği:
  18 cm X 20 \u003d 360 cm \u003d 3.60 m.

Bu durumda yapılan çalışma aşağıdakileri içerecektir:
  60 kg X 3.6 m \u003d 216 kg.

1 saniye içinde yapılan işe güç denir. Bir saniyede 75 kilogramlık iş tamamlandığında, gücün bir beygir gücünde geliştiğini söylüyorlar. Örneğimize göre, bir kişi 2,8 saniye merdivene tırmandı ve aynı zamanda iş 216 kilogramda tamamlandı, 1 saniyede iş 216 / 2,8 kilogram oldu. Bu, 216 / (2.8 X 75) beygir gücünde bir güce karşılık gelir.

Böylece, bir kişinin kolayca, ancak kısa bir süre için 1 beygir gücünde bir güç geliştirebileceğini öğrendik. Daha uzun voltajla, çoğu kişi bir beygir gücünün 1 / 3'ünden daha fazla olmayan bir güç üretir. Normal fiziksel stres altında, insan gücü ortalama 1/10 beygir gücünü geçmez.

Sonuç olarak, "beygir gücü" ifadesinin tam olarak doğru olmadığı söylenmelidir, çünkü bir at bile bir süre için 1 beygir gücü gücü geliştirmez. Ortalama beygir gücü beygir gücünün 2 / 3'ünü geçmez. 1 kilowatt yaklaşık 1.4 beygir gücünde bir güce karşılık gelir.

Makineler, motorlar ve iş yapmak için tasarlanmış çeşitli mekanizmalar söz konusu olduğunda, işin ne kadar çabuk tamamlandığını bilmek çok önemlidir. Örneğin, eğer bir vinç 10 dakikada 1 ton yük kaldırıyorsa ve diğeri 0.5 dakika içinde aynı yapıyorsa, ikincisi tercih edilmeli, çünkü 20 kat daha hızlı çalışmaktadır. Bu nedenle, iş yapan her makine, güç denilen özel bir miktarla karakterize edilir.

Bir makinenin veya mekanizmanın gücü, kusursuz işin, tamamlandığı zamana oranına eşittir.

Eğer güç harfle gösterilirse

Yukarıdaki formülden, gücün hangi birimlerde ölçüldüğü görülmektedir. Çalışmanın joule (j) ve saniye cinsinden süresiyle ölçülen SI birim sisteminde, güç ünitesi 1 j / s'dir (saniye başına joule). Böyle bir ünitenin özel bir adı vardır - watt (watt):

Bu nispeten küçük bir birimdir. Teknolojide, genellikle bir watt gücünün 1000 katı bir birim kullanırlar. Bu bir kilovat (kW). Ve bazen bir birim kullanılır, milyonlarca kez büyük watt - megawatt

GHS birimler sisteminde iş ergs ve zaman olarak saniye cinsinden ölçülür. Bu nedenle, bu birimler sistemindeki güç birimi 1 erg / s'dir.

Bir örnek verelim. Dünyanın en büyük Krasnoyarsk hidroelektrik santralinde, her saniye 100 kg yüksekliğindeki bir barajdan veya kg cinsinden bir su akışı düşüyor. Açıkçası, stanpy'nin gücü yerçekiminin bu su kütlesi üzerinde 1 sn'de yaptığı işe eşittir:

Verdiğimiz:

Eğer güç biliniyorsa, zaman içinde gerçekleştirilen A çalışması formülle ifade edilir.

Bu, iş biriminin, 1 watt gücünde 1 saniye boyunca gerçekleştirilen iş olarak alınabileceğini göstermektedir. Böyle bir çalışma birimine ikinci bir watt denir.

Fakat joule ve dolayısıyla saniye saniye çok küçük birimlerdir. Genellikle daha büyük birimler kullanın - kilovat saat ve megawatt saat

Bir uçak, gemi, roket, araba motorlarının çalışması direnç kuvvetlerinin çalışmasına eşitse, o zaman hareket tekdüze olacak, yani sabit bir hızda gerçekleşecek. Ama nedir

bu hızın büyüklüğü? Neye bağlı? Şimdi hızın güce bağlı olduğunu göreceğiz.

Aslında

dolayısıyla,

Tutum vücudun hızıdır. bu nedenle

Bu formülden, sabit kuvvetle hızın daha büyük, motor gücünün daha büyük olduğu görülebilir.

Bu nedenle, yüksek hızlı trenler ve araçların yüksek güçlü motorlara ihtiyacı vardır. Bununla birlikte, aslında, çoğu durumda, güç sabit değildir, ancak artan hızla büyür.

Beşinci bölümde (§ 50), gemilerin ve uçakların hareket ettiği yüksek hızlarda, hava ve suya direnç kuvvetinin (sıvı sürtünme) hızın karesi ile orantılı olduğunu gördük. Bu, orantılılık katsayısının olduğu formülle ifade edilebilir.

Güç değeri yerine formülde yer değiştirerek ifadeyi alırız

Bu nedenle, uçak ve gemi motorlarının gücü, birinci dereceyle değil, hız küpüyle orantılıdır. Örneğin, bir uçağın hızını iki katına çıkarmak gerekirse, motorlarının gücü sekiz kat arttırılmalıdır. Bu nedenle uçakların, gemilerin ve diğer ulaşım araçlarının hızını arttırmada her yeni başarı bu zorlukla veriliyor.

Formül ayrıca, eğer motorun gücü N sabit ise, motorun çalışması nedeniyle hareketli gövdeye uygulanan kuvvetin, düşük hızlarda yüksek hızdan daha büyük olduğunu gösterir. Bu nedenle, otomobilin sürücüsü, yokuş yukarı tırmanırken, en büyük çekiş gerektiğinde, motoru düşük hıza geçirir.

Görev 1. 15 saniyede 10 metre yüksekliğindeki bir merdiveni kullanıyorsa, 70 kg ağırlığındaki bir insan ne kadar güç kazanıyor?

Karar. Merdivenleri tırmanırken, bir adam işe yarıyor

Bu nedenle onun gücü

Değerleri değiştirerek şunu elde ederiz:

Görev 2. Bir vinç 12 kW'lık bir hızla hangi kütleyi kaldırabilir? Karar. Güç formülünden

6. 8 kW motorlu bir vinç, yükü sabit bir hızda kaldırıyor Yükün kütlesi nedir?

7. Şaft bir torna üzerinde işlenir. Makine motorunun geliştirdiği güç 3 kW. Şaft 2 dakikada işlendiğinde ne yapılır?

8. Jeneratörlerinin ortalama kapasitesi 2.5 MW ise, hidroelektrik santral yıl boyunca ne yapar?

9. 200 kg ağırlığındaki bir araba 72 km / s hızında yatay bir yol boyunca hareket eder. Harekete dayanım kuvveti, ağırlığının 0.05'idir. Motorun bunu yaparken hangi gücü geliştireceğini belirleyin?