Для многих технических задач важны не только выполняемая работа, но и скорость выполнения работы. Скорость осуществления работы характеризуют физической величиной, которую называют мощностью.
Мощность - это физическая величина, численно равная отношению работы к промежутку времени, за который она выполнена.
Мгновенная мощность
Подобно введение мгновенной скорости в кинематике, в динамике используют понятие «мгновенной мощности».
При перемещении Ах проекция силы F выполняет работу А = FxAx.
Мгновенная мощность - это скалярная физическая величина, равная отношению работы, выполненной за бесконечно малый промежуток времени, к величине этого промежутка.
Необходима сила тяги обратно пропорциональна скорости автомобиля. С увеличением скорости водитель может переходить на повышенные передачи. При этом вращение колес происходить с большей скоростью, но с меньшим усилием.
Обычно быстроходные автомобили и поезда требуют двигателей большой мощности. Однако на самом деле во многих случаях сила сопротивления не постоянная, а возрастает с увеличением скорости. Если, например, нужно увеличить скорость самолета вдвое, то мощность его двигателей нужно увеличить в восемь раз. Вот почему так трудно дается каждый новый успех в увеличении скорости самолетов, кораблей и других транспортных средств.
Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
1. Как можно охарактеризовать скорость выполнения работы?
2. Как по известной мощностью вычислить работу?
3. От чего зависит скорость равномерного движения транспортного средства, приводимого в движение его двигателем?
4. Автомобиль движется горизонтальным участком дороги. Когда его двигатель развивает большую мощность: при медленной или быстрой езды?
Закрепление изученного материала
1. Тренируемся решать задачи
1. Какую мощность развивает ученик, когда истекает с первого на четвертый этаж за полминуты? Высота каждого этажа школы - 4 м, масса ученика - 60 кг.
2. Автомобиль едет со скоростью 20 м / с. При этом мотор развивает мощность 20 кВт. Чему равна сила сопротивления движению? Груз которой массы можно поднять, прилагая такую силу?
3. На сколько процентов следует увеличить мощность двигателя пассажирского самолета, чтобы скорость полета возросла на 20%? Считайте, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости полета.
Решение
При равномерного движения сила F тяги двигателя равна силе
сопротивления воздуха. Из соотношения P = Fv следует, что мощность
Р пропорциональна третьей степени скорости. Следовательно, для увеличения скорости в 1,2 раза мощность двигателя нужно увеличить в
(1,2) 3 раз. (Ответ: на 73%).
4. Автомобиль массой 2 т разгоняется с места вверх с уклоном 0,02. Коэффициент сопротивления движению - 0,05. Автомобиль набрал скорость 97,2 км / ч на отрезке 100 м. Какую среднюю мощность развивает автомобиль?
2. Контрольные вопросы
1. Или одинаковую мощность развивает двигатель автобуса, когда он движется с одинаковой скоростью без пассажиров и с пассажирами?
2. Почему при увеличении скорости автомобиля требуется меньшая сила тяги для ее поддержания?
3. На что тратится мощность двигателей палубного истребителя, зависший над авианосцем?
4. Почему трудно увеличивать максимальную скорость автомобилей и самолетов?
5. Ученик прошел спортзалом 2 м, а затем то же время слез по канату на 2 м. ли одинаковую мощность он при этом развивал?