PVO ātrāks cilvēks Vai arī celtnis pacels visu kravu augstumā? Kuram liftam ir lielāka jauda?
Jauda attiecas uz darba veikšanas ātrumu.
Jauda (N) - fiziskais daudzums, kas vienāds ar darba A attiecību pret laika intervālu t, kura laikā šis darbs tiek veikts.
Jauda parāda, cik daudz darba tiek paveikts laika vienībā.
Starptautiskajā vienību sistēmā (SI) jaudas mērvienību sauc par vatu (W) par godu angļu izgudrotājam Džeimsam Vatam (Watt), kurš uzbūvēja pirmo tvaika dzinēju.
[N] = W = J/s
1 W = 1 J/s
1 vats ir vienāds ar spēka jaudu, kas veic 1 džoulu darbu 1 sekundē, vai
kad 100 g masa tiek pacelta 1 m augstumā 1 sekundē.
Džeimss Vats (1736 - 1819) pats izmantoja citu spēka vienību - zirgspēki(1 ZS), ko viņš ieviesa, lai varētu salīdzināt tvaika dzinēja un zirga veiktspēju.
1 ZS = 735 W
Tomēr iekšā īsta dzīve vidējam zirgam ir aptuveni 1/2 ZS, lai gan zirgi, protams, atšķiras.
"Dzīvie dzinēji" var īslaicīgi palielināt savu jaudu vairākas reizes.
Skrienot un lecot, zirgs var dot savu spēku pat desmit vai vairāk reižu.
Veicot lēcienu 1 m augstumā, 500 kg smags zirgs attīsta jaudu, kas vienāda ar 5000 W = 6,8 ZS.
Tiek uzskatīts, ka mierīgas pastaigas cilvēka vidējā jauda ir aptuveni 0,1 ZS. t.i., 70 - 90W.
Tāpat kā zirgs, skrienot un lecot, cilvēks var attīstīt daudzkārt lielāku spēku.
Izrādās, ka visspēcīgākais avots mehāniskā enerģija ir šaujamierocis!
Ar lielgabala palīdzību iespējams izmest serdi ar masu 900 kg ar ātrumu 500 m/s, 0,01 sekundē attīstot ap 110 000 000 J darbu. Šis darbs ir līdzvērtīgs darbam ar 75 tonnu smagas kravas pacelšanu uz Heopsa piramīdas virsotni (augstums 150m).
Lielgabala šāviena jauda būs 11 000 000 000 W = 15 000 000 ZS.
Cilvēka muskuļu sasprindzinājuma spēks ir aptuveni vienāds ar gravitācijas spēku, kas uz viņu iedarbojas. Kad 2 cilvēki ar vienādu svaru uzkāpj pa kāpnēm vienā augstumā, bet ar atšķirīgs ātrums, tad kurš no tiem attīsta lielāku jaudu?
NEAIZMIRSTI KAS
Šī formula ir derīga vienmērīga kustība Ar nemainīgs ātrums un mainīgas kustības gadījumā vidējam ātrumam.
No tā izriet, ka
No iepriekš minētajām formulām var redzēt, ka pastāvīga jauda dzinēja apgriezienu skaits ir apgriezti proporcionāls vilces spēkam un otrādi
Tas ir dažādu transportlīdzekļu ātrumkārbas (pārnesumkārbas) darbības principa pamatā.
UN KĀ IR AR "SOOBRAZILKOJU"?
Tagad pārbaudīsim!
1. Vai tramvaja vagona dzinēji attīsta vienādu jaudu, kad tas pārvietojas ar vienādu ātrumu bez pasažieriem un ar pasažieriem?
Atbilde: Pri nalitshii passashiriv sila tjashesti (ves) vagona bolshe, uvelitshivaetsja sila trenia, ravnaja v dannom slutshae sile tjagi, vosrastaet motshnost, uvelitshivaetsja rashod electroenergii.
2. Kāpēc kuģis ar kravu pārvietojas lēnāk nekā bez kravas? Galu galā dzinēja jauda abos gadījumos ir vienāda.
Atbilde: S uvelitsheniem nagruski korabl bolshe pogrushaetsja v wodu. eto uvelitshivaet silu soprotivlenija wodi dvisheniu korablja, tshto privodit k potere skorosti.
3. Traktoram ir trīs ātrumi: 3,08; 4,18 un 5,95 km/h. Ar kādu ātrumu tas ar tādu pašu jaudu attīstīs lielāku vilces spēku uz āķa?
Atbilde: 
Ja tu pats to izdomāji, tad tu esi LABS BIEDRIS!
Kā būtu, ja paskatītos atbildes? Varbūt noguris? Nekas, brīvdienas tuvojas!
Jauda
Jaudu nosaka vienā sekundē paveiktais darbs (raksturo cik ātri tiek paveikts darbs).
Elektroenerģija ir patēriņš elektriskā enerģija vienā sekundē.
Elektroenerģija ir fizisks lielums, kas raksturo elektroenerģijas pārvades vai pārveidošanas ātrumu.
Pašreizējā plūsma elektriskā ķēde kopā ar elektroenerģijas patēriņu no avotiem, enerģijas patēriņa ātrumu raksturo jauda.
Elektriskās strāvas darbs ir tās enerģijas pārvēršana citā enerģijā, piemēram, termiskā, gaismas, mehāniskā. Strāvas veiktspēju starptautiskajā W sistēmā novērtē pēc tās jaudas, kas apzīmēta ar burtu P.
Momentānā jauda ir sprieguma U un strāvas I momentānās vērtības reizinājums elektriskās ķēdes sadaļā.
P=U*I
Vairumā gadījumu mēs runājam par kādu vidējo jaudu, ko iegūst, integrējot (līdzīgi kā laukuma aprēķināšanai) momentāno jaudu periodā.
Visbiežāk mēs runājam par ierīces patērēto jaudu, un enerģijas avotiem tiek norādīta to izejas jauda - jauda, ko tie var dot patērētājam (slodze).
Aktīvā jauda
Aktīvā jauda - vidējā momentānās jaudas vērtība periodā.
Ķēdes jaudu, kurai ir tikai aktīvās pretestības (slodze), sauc par aktīvo jaudu.
Aktīvā jauda raksturo elektroenerģijas neatgriezeniskas pārveidošanas ātrumu cita veida enerģijā (termiskā un elektromagnētiskā, tikai tajā, kas neatgriezīsies avotā).
Aktīvā jauda raksturo neatgriezenisku (neatgriezenisku) strāvas enerģijas patēriņu.
Neatgriezenisks enerģijas patēriņš (aktīvā jauda) var nonākt gan zaudējumos (vadu un izolatoru sildīšana), gan ieguvumos: lietderīga apkure, pārvēršana citos enerģijas veidos (darba veikšana), radioraidītāja starojums, pāreja uz citu ķēdi utt.
Ar vienfāzes sinusoidālo strāvu un spriegumu (strāvu, no kuras mēs varam iegūt mājās elektrības kontaktligzda pievienojot tai kvēlspuldzi):
P=U*I*cos φ, kur φ - fāzes leņķis starp strāvu un spriegumu, cos φ - jaudas koeficients - parāda, cik liela daļa no kopējās jaudas ir aktīvā jauda.
Aktīvās jaudas mērvienība ir W (vati); starptautiskais V.
Ķēdēs līdzstrāva momentānās un vidējās jaudas vērtība laika periodā sakrīt, reaktīvās jaudas jēdziens nav. Ķēdēs maiņstrāva tas notiek, ja slodze ir tīri aktīva (elektriskais sildītājs, gludeklis, kvēlspuldze). Ar šādu slodzi sprieguma un strāvas fāze sakrīt, un gandrīz visa jauda tiek pārnesta uz slodzi.
Reaktīvā jauda (Q)
Reaktīvās jaudas fiziskā nozīme ir enerģija, kas tiek sūknēta no avota uz uztvērēja reaktīvajiem elementiem (induktivitātēm, kondensatoriem, motora tinumiem), un pēc tam šie elementi tiek atgriezti atpakaļ avotā vienā svārstību periodā, kas saistīts ar šo periodu. Tas raksturo reaktīvo enerģiju - enerģiju, kas netiek patērēta neatgriezeniski, bet tikai īslaicīgi glabājas magnētiskajā laukā. Reaktīvā jauda raksturo enerģiju, kas svārstās starp avotu un ķēdes reaktīvo (induktīvo un/vai kapacitatīvo) sekciju, to nepārveidojot.
To mēra reaktīvajos volt-ampēros (var vai starptautiskajā: var).
Q=U*I*sin φ, kur φ ir fāzes leņķis starp strāvu un spriegumu,
Ja slodze ir induktīva (transformatori, elektromotori, droseles, elektromagnēti), strāva atpaliek fāzē ar spriegumu, ja slodze ir kapacitatīva (dažādas elektroniskās ierīces - kondensators kā enerģijas uzkrāšanas ierīce komutācijas barošanas blokā), tad strāva vada spriegumu fāzē. Tā kā strāva un spriegums ir ārpus fāzes (reaktīvā slodze), tikai daļa no jaudas (pilna jauda) tiek nodota slodzei (patērētājam), ko varētu pārnest uz slodzi, ja fāzes nobīde būtu nulle (pretestības slodze).
Šķietamās jaudas daļu, kuru maiņstrāvas periodā varēja pārnest uz slodzi, sauc par aktīvo jaudu. Tas ir vienāds ar strāvas un sprieguma efektīvo vērtību un starp tām esošā fāzes leņķa kosinusu (cos φ).
Jaudu, kas netika pārnesta uz slodzi, bet izraisīja apkures un starojuma zudumus, sauc par reaktīvo jaudu. Tas ir vienāds ar strāvas un sprieguma efektīvo vērtību un starp tām esošā fāzes leņķa sinusa (sin φ) reizinājumu.
Lai gan reaktīvā enerģija tiek pārnesta no avota uz reaktīvo slodzi un otrādi (divas reizes periodā, mainot virzienu katru perioda ceturksni), reaktīvā strāva rada papildu enerģijas zudumus aktīvā pretestība vadi, attiecīgi no avota tiek paņemts vairāk enerģijas nekā atdots (zaudējumi avotā neatgriezīsies), tāpēc ģenerators (transformators, avots nepārtrauktās barošanas avots utt.) būtu jāņem vairāk jaudas, un lielāki vadi.
Radiotehnikā reaktīvā jauda var būt noderīga (piemēram, svārstību ķēdes).
Lielie uzņēmumi rada lielas reaktīvās strāvas, kas negatīvi ietekmē energosistēmas darbību. Šī iemesla dēļ tiem tiek ņemtas vērā gan aktīvās, gan reaktīvās jaudas sastāvdaļas. Lai samazinātu reaktīvo strāvu veidošanos, uzņēmumi izmanto reaktīvās jaudas kompensācijas iekārtas.
Neaktīvā jauda (pasīvā jauda, N) ir nelineāras strāvas kropļojumu jauda, kas vienāda ar kvadrātsakni no starpības starp pilnās un aktīvā jauda maiņstrāvas ķēdē.
Ķēdē ar sinusoidālu spriegumu neaktīvā jauda ir vienāda ar kvadrātsakni no reaktīvās jaudas un strāvas augstāko harmoniku jaudu kvadrātu summas.
Ja nav augstāku harmoniku, neaktīvā jauda ir vienāda ar reaktīvās jaudas moduli.
Strāvas harmonikas jaudu saprot kā šīs harmonikas strāvas efektīvās vērtības un sprieguma efektīvās vērtības reizinājumu.
Nelineāras strāvas kropļojumu klātbūtne ķēdē nozīmē proporcionalitātes pārkāpumu starp sprieguma un strāvas momentānām vērtībām, ko izraisa slodzes nelinearitāte, piemēram, ja slodze ir impulsīva.
Ar nelineāru slodzi šķietamā (pilna) jauda ķēdē palielinās nelineārās strāvas kropļojumu jaudas dēļ, kas darbā nepiedalās.
Nelineāro kropļojumu jauda nav aktīva un ietver gan reaktīvo jaudu, gan citu strāvas traucējumu jaudu.
Neaktīvā jauda sastāv no komponentiem (piemēram, izkropļojuma jauda)
Šim fiziskajam lielumam ir jaudas dimensija, tāpēc V∙A (volt-ampērs) vai var (volt-ampērs, reaktīvais) var izmantot kā neaktīvās jaudas mērvienību.
Pilna jauda
Šķietamā jauda (S) ir vienāda ar spriegumu, kas reizināts ar strāvu, attiecīgi mērot volt-ampēros (VA vai starptautiskā VA).
Ar lineāru slodzi šķietamā jauda ir vienāda ar kvadrātsakni no aktīvās un reaktīvās jaudas kvadrātu summas.
Ar nelineāru slodzi (piemēram impulsu bloki barošanas avots bez jaudas koeficienta korekcijas), šķietamā jauda ir vienāda ar kvadrātsakni no aktīvās un neaktīvās jaudas kvadrātu summas.
Praktiskā elektroenerģijas mērīšanas vienība ir kilovatstunda (kW*h), t.i. darbs, kas veikts ar nemainīgu jaudu (1 kW) 1 stundu. Ārpussistēmas iekārta saražotās vai patērētās enerģijas daudzuma, kā arī veiktā darba mērīšanai. To galvenokārt izmanto elektroenerģijas patēriņa mērīšanai ikdienas dzīvē un ražošanā, elektroenerģijas ražošanas mērīšanai elektroenerģijas nozarē.
Dzīvoklī esošais skaitītājs uzskaita aktīvo jaudu.
Informācijas avoti:
Elektrotehnikas teorētiskie pamati. Bessonovs L.A.
Elektriskās un magnētiskās ķēdes. Žerebcovs I.P.
Mūsdienu enerģētikas pamati: mācību grāmata universitātēm: 2 sējumos / Corr. vispārējā redakcijā. RAS E. V. Ametistova
Kurš ir ātrāks par cilvēku vai celtni, kas visu kravu pacels augstumā?
Lai izvilktu 5 kartupeļu maisus no sakņu dārza, kas atrodas pāris kilometru attālumā no mājas, visu dienu vajadzēs steigties šurpu turpu ar spaini. Un, ja jūs paņemat ratiņus, varat to izdarīt divu vai trīs stundu laikā. Kāda ir atšķirība? Atšķirība ir darba veikšanas ātrumā.
Jauda attiecas uz darba veikšanas ātrumu.
Jauda (N) ir fiziskais lielums, kas vienāds ar darba A attiecību pret laika intervālu t, kurā šis darbs tiek veikts.
jauda = darbs / laiks,
vai
kur N ir jauda,
A - darbs,
t ir laiks.
Jauda parāda, cik daudz darba tiek paveikts laika vienībā.
Starptautiskajā sistēmā (SI) jaudas mērvienību sauc par vatu (W) par godu angļu izgudrotājam Džeimsam Vatam (Watt), kurš uzbūvēja pirmo tvaika dzinēju.
[N] = W = J/s
1 W = 1 J/1 s
1 vats ir vienāds ar spēka jaudu, kas veic 1 džoulu darbu 1 sekundē
vai, kad 100g masa tiek pacelta 1m augstumā 1 sekundē
Pats Džeimss Vats (1736 - 1819) izmantoja citu jaudas mērvienību - zirgspēku (1 ZS), ko viņš ieviesa, lai varētu salīdzināt tvaika dzinēja un zirga veiktspēju. 1zs = 735 W. Zirgspēku mērīšana tiek izmantota arī mūsdienās, piemēram, runājot par jaudu vieglā automašīna vai kravas automašīna
Jaudas pielietojums fizikā
Jauda ir jebkura dzinēja vissvarīgākā īpašība. Dažādi dzinēji attīsta pilnīgi atšķirīgu jaudu. Tās var būt kilovatu simtdaļas, piemēram, elektriskā skuvekļa dzinējs, vai miljoniem kilovatu, piemēram, kosmosa nesējraķetes dzinējs.
Pie dažādām slodzēm automašīnas dzinējs ražo atšķirīgu jaudu, lai turpinātu kustību ar tādu pašu ātrumu. Piemēram, palielinoties kravas masai, palielinās automašīnas svars, attiecīgi palielinās berzes spēks uz ceļa segumu, un, lai saglabātu tādu pašu ātrumu kā bez kravas, dzinējam būs jādara vairāk darba. Attiecīgi palielināsies dzinēja radītā jauda. Dzinējs patērēs vairāk degvielas. Tas ir labi zināms visiem autovadītājiem. Taču, braucot lielā ātrumā, liela nozīme ir arī braucošā transportlīdzekļa inercei. transportlīdzeklis, kas ir lielāks, jo lielāka ir tā masa. Pieredzējuši kravas automašīnu vadītāji atrod optimālo ātruma un benzīna patēriņa kombināciju, lai automašīna sadedzinātu mazāk degvielas.
Izrādās, ka visspēcīgākais mehāniskās enerģijas avots ir šaujamierocis!
Ar lielgabala palīdzību iespējams izmest serdi ar masu 900 kg ar ātrumu 500 m/s, 0,01 sekundē attīstot ap 110 000 000 J darbu. Šis darbs ir līdzvērtīgs darbam ar 75 tonnu kravas pacelšanu uz Heopsa piramīdas virsotni (augstums 150m)
Lielgabala šāviena jauda būs 11 000 000 000 W = 15 000 000 ZS.
Dažādas mašīnas un mehānismi, kas veic vienu un to pašu darbu, var atšķirties pēc jaudas. Jauda attiecas uz darba veikšanas ātrumu. Ir skaidrs, ka jo mazāk laika ir nepieciešams šī darba veikšanai, jo efektīvāka ir mašīna, mehānisms utt.
Kad jebkurš ķermenis kustas, kopumā uz to iedarbojas vairāki spēki. Katrs spēks darbojas, un tāpēc katram spēkam mēs varam aprēķināt jaudu.
Vidējā spēka jauda- skalārais fiziskais lielums Ν , vienāds ar darba attiecību BET ko veic spēks laika intervālam Δ t kura laikā tas notiek:
\(~N = \frac(A)(\Delta t).\)
SI jaudas mērvienība ir vats (W).
Ja ķermenis pārvietojas pa taisnu līniju un uz to iedarbojas pastāvīgs spēks, tad tas darbojas \(~A = F \Delta r \cos \alpha\). Tāpēc šī spēka spēks
\(~N = \frac(F \Delta r \cos \alpha)(\Delta t) = F \upsilon \cos \alpha = F_(\upsilon) \cdot \upsilon.\)
kur Fυ ir spēka projekcija kustības virzienā.
Izmantojot šo formulu, varat aprēķināt gan vidējo, gan momentāno jaudu, aizstājot vidējās \(~\mathcal h\upsilon \mathcal i\) vai momentānās vērtības υ ātrumu.
Tūlītēja jauda ir spēka spēks noteiktā laika momentā.
\(~N_m = \lim_(\Delta t \līdz 0) \frac(A)(\Delta t) = A" .\)
Jebkurš dzinējs vai mehānisms ir paredzēts noteikta mehāniska darba veikšanai, ko sauc noderīgs darbs A lpp . Bet jebkurai mašīnai ir jāpaveic liels darbs, jo berzes spēku darbības dēļ daļa mašīnai piegādātās enerģijas nevar tikt pārvērsta mehāniskā darbā. Tāpēc mašīnas efektivitāti raksturo koeficients noderīga darbība η (efektivitāte).
Efektivitāte η ir lietderīgā darba attiecība A p , pilnveidota ar mašīnu, uz visu iztērēto darbu A z (piegādā enerģiju W):
\(~\eta = \frac(A_p)(A_z) = \frac(A_p)(W) = \frac(N_p)(N_z),\)
kur N p , N z - attiecīgi lietderīgā un iztērētā jauda. Efektivitāti parasti izsaka procentos.
Literatūra
Aksenovičs L. A. Fizika in vidusskola: Teorija. Uzdevumi. Pārbaudes: Proc. pabalsts iestādēm, kas nodrošina vispārējo. vide, izglītība / L. A. Aksenoviča, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 63-64.