На совершение одной и той же работы различным двигателям требуется разное время. Например, подъемный кран на стройке за несколько минут поднимает на верхний этаж здания несколько сот кирпичей. Если бы эти кирпичи перетаскивал рабочий, то ему для этого потребовался бы целый рабочий день. Другой пример. Гектар земли лошадь, может вспахать за 10—12 ч, трактор же с многолемешным плугом эту работу выполнит за 40—50 мин.
Ясно, что подъемный кран ту же работу совершает быстрее, чем рабочий, а трактор — быстрее, чем лошадь. Быстроту выполнения работы в технике характеризуют особой величиной, называемой мощностью.
Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена. Чтобы вычислить мощность, надо работу разделить на время, в течение которого совершена эта работа:
мощность = работа/время, или N = A/t,
где N— мощность, А — работа, t — время выполнения работы.
За единицу мощности принимают такую мощность, при которой в 1 с совершается работа в 1 Дж. Эту единицу называют ваттом (обозначается Вт), в честь английского ученого Уатта — изобретателя паровой машины.
Итак,
1 ватт = 1 джоуль/1 секунда, или 1Вт = 1 Дж/с.
В технике широко используют более крупные единицы мощности киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
1 кВт = 1000 Вт; 1 МВт = 1000 000 Вт.
Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м и расход ее 120 м3 в минуту.
Различные двигатели имеют мощности от сотых и десятых долей киловатта (двигатель электрической бритвы, швейной машины) до сотен тысяч киловатт (водяные и паровые турбины). На каждом двигателе имеется табличка (паспорт двигателя), на которой указаны некоторые данные о двигателе, в том числе и его мощность.
Мощность человека при нормальных условиях работы в среднем равна 70—80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт, а в отдельных случаях и большую.
Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течение какого-нибудь промежутка времени. Из формулы N=A/t следует, что
A = Nt.
Пример. Двигатель комнатного вентилятора имеет мощность 35 Вт. Какую работу он совершает за 10 мин?
Вопросы.
- Что показывает мощность?
- Как вычислить мощность, зная работу и время?
- Как называется единица мощности?
- Какие единицы мощности используют в технике?
- Как, зная мощность и время работы, рассчитать работу?
Упражнения.
- С плотины высотой 22 м за 10 мин падает 500 т воды. Какая мощность развивается при этом?
- Какова мощность человека при ходьбе, если за 2 ч он делает 10 000 шагов, и за каждый шаг совершает 40 Дж работы?
- Какую работу совершает двигатель мощностью 100 кВт за 20 мин?
- Транспортер за 1 ч поднимает 30 м3 песка на высоту 6 м. Определите необходимую для этой работы мощность двигателя. Плотность песка 1500 кг/м3.
Задания.
- Подсчитайте мощность, которую вы развиваете, равномерно поднимаясь медленно и быстро с первого на второй или третий этаж школы. Все необходимые данные получите сами.
- Установите по паспорту мощность электродвигателей у токарных и сверлильных станков в мастерских школы.
- Установите, на какую мощность рассчитаны двигатели автомобилей и тракторов, которые вы знаете.
- Подготовьте доклад на тему. «Мощности различных двигателей».
