Одна работа — разное время
Сравни два подъёма с одинаковой работой. Изменяй время первого; у второго оно всегда 10 с.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Показана средняя полезная мощность. Полосы сравнивают численные значения; они не изображают реальную скорость лифта.
Скорость выполнения работы
Мощность показывает работу за единицу времени: N = A/t. В некоторых источниках мощность обозначают P; в этом конспекте используется N, чтобы не смешивать её с весом.
Если два двигателя выполнили по 600 Дж, но первый за 3 с, а второй за 6 с, их средние мощности равны 200 Вт и 100 Вт. Работа одинакова, скорость её выполнения различна.
Работа A
Какой механический результат получен
Мощность N
Как быстро выполняется работа
Мощность характеризует скорость выполнения работы.
Можно ли по одной мощности узнать полную работу?
Нужно ещё знать длительность работы и характер изменения мощности.
Ватт
Единица мощности — ватт: 1 Вт = 1 Дж/с. 1 кВт = 1000 Вт. Если за 10 с выполнено 2000 Дж, средняя мощность равна 200 Вт.
В формуле время должно соответствовать единице мощности. Для ваттов работу выражают в джоулях, время — в секундах.
Средняя мощность
N = A / t
Работа при постоянной мощности
A = Nt
Время
t = A / N
Ватт равен одному джоулю в секунду.
Мощность 2 кВт означает 2 Дж за секунду?
Нет. 2 кВт = 2000 Вт, значит 2000 Дж за секунду при постоянной мощности.
Контейнерный терминал Роттердама
Быстрота выполнения одной работы характеризуется мощностью.
VileGecko · CC BY-SA 3.0 · Источник фотографии.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Ветрогенераторы на острове Фаял
Мощность показывает скорость преобразования энергии, а не её полный запас.
JopkeB · CC BY-SA 4.0 · Источник фотографии.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Сравнение подъёмников
При одинаковой высоте и массе полезная работа подъёма одинакова: A = mgh. Более быстрый подъём требует большей средней полезной мощности.
В модели сравниваются два одинаковых груза. Изменение времени влияет на мощность, но не меняет требуемую полезную работу при тех же m и h.
| Условия | Работа | Мощность |
|---|---|---|
| Тот же груз и высота, меньше время | Та же | Больше |
| Вдвое больше работа за то же время | Вдвое больше | Вдвое больше |
| Та же работа за двойное время | Та же | Вдвое меньше |
При одинаковой работе мощность обратно пропорциональна времени.
Если время уменьшилось в 3 раза, что с мощностью?
При той же работе средняя мощность увеличилась в 3 раза.
Не путать энергию и мощность
Киловатт-час — единица работы или энергии, а не мощности. 1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 3 600 000 Дж.
Средняя мощность за большой промежуток может отличаться от мощности в отдельный момент. При разгоне, паузах и изменении нагрузки нужно уточнять, какой показатель обсуждается.
| Запись | Что измеряет |
|---|---|
| кВт | Мощность |
| кВт·ч | Энергию или работу |
| Дж | Энергию или работу |
| Дж/с | Мощность |
Киловатт и киловатт-час относятся к разным величинам.
Устройство 1 кВт всегда потребляет ровно 1 кВт·ч?
Только если оно работает с такой мощностью один час; при другом времени энергия иная.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 7 класс», § 38. Тема и содержание сверены с файлом «7 класс. Физика — § 38. Мощность. Единицы мощности.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.
Проверка коэффициентов перевода единиц: NIST — таблицы единиц давления и мощности.