Moc mechaniczna i sprawność: ta sama praca, różny czas

Potrzebne wiadomości: Praca, energia, czas i procenty.

Średnia i chwilowa moc

Średnia moc wynosi P_{sr}=W/\Delta t. Wat to dżul na sekundę. Dla siły działającej wzdłuż ruchu chwilowa moc mechaniczna ma postać P=Fv; ogólnie jest iloczynem skalarnym siły i prędkości punktu jej przyłożenia. Przy zmianie obciążenia średnia moc i moc w konkretnej chwili nie muszą być równe.

Podniesienie 20 kg o 3 m przy g=10 m/s² wymaga zwiększenia energii potencjalnej o 600 J. W czasie 6 s odpowiada to średniej użytecznej mocy 100 W. Ten sam ruch w 3 s oznacza 200 W, ale nadal 600 J użytecznej energii.

Sprawność wymaga wskazania wejścia i wyjścia

Definiujemy \eta=E_{uzyt}/E_{wej}, a w odpowiednich warunkach ustalonej pracy także iloraz mocy. Jeżeli urządzenie otrzymało 800 J i użytecznie przekazało 600 J, sprawność wynosi 75%. Pozostałe 200 J nie zniknęło: zostało przekazane lub zmagazynowane w innych postaciach.

Nie mylimy mocy elektrycznej pobieranej przez silnik z mocą mechaniczną na jego wyjściu. Nie stosujemy też bez sprawdzenia jednej stałej sprawności przy każdym obciążeniu. W zadaniach idealizowanych podana sprawność jest przyjętym modelem. Iloczyn siły i szybkości ma sens jako moc tylko wtedy, gdy chodzi o właściwą składową siły.

Zadania do tego tematu

• Wciągarka podnosząca ładunek przez dwanaście sekund
• Sprawność silnika z porównania mocy wejściowej i wyjściowej
• Moc potrzebna do utrzymywania prędkości wózka
• Chwilowa moc podnoszenia przy niezerowym przyspieszeniu

Dalsza lektura

Materiał referencyjny