Заметки электрика. Познавательный портал. Как найти среднюю мощность

Какую среднюю мощность и силу тяги должен развивать электровоз, чтобы состав массой

Условие задачи:

Какую среднюю мощность и силу тяги должен развивать электровоз, чтобы состав массой 1000 т через 2 мин после начала равноускоренного движения по горизонтальному пути приобрел скорость 72 км/ч? Коэффициент силы сопротивления движению 0,005.

Задача №2.7.26 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(m=1000\) т, \(t=2\) мин, \(\upsilon=72\) км/ч, \(k=0,005\), \(F-?\), \(N_{ср}-?\)

Решение задачи:

Схема к решению задачи Начнем с определения величины силы тяги. Для этого запишем второй закон Ньютона в проекции на горизонтальную ось \(x\):

\[F — {F_{сопр}} = ma\]

Силу сопротивления движению \(F_{сопр}\) найдем по следующей формуле (\(N=mg\) из первого закона Ньютона в проекции на вертикальную ось \(y\)):

\[{F_{сопр}} = kN = kmg\]

\[F — kmg = ma\]

\[F = m\left( {a + kg} \right)\]

Так как движение равноускоренное без начальной скорости, и за время \(t\) скорость состава с электровозом станет равной \(\upsilon\), то легко найти ускорение:

\[\upsilon = at\]

\[a = \frac{\upsilon }{t}\]

Окончательная формула для расчета силы тяги такая:

\[F = m\left( {\frac{\upsilon }{t} + kg} \right)\]

Средняя мощность равна отношению совершенной работы ко времени (за которое эта работа совершилась):

\[{N_{ср}} = \frac{A}{t}\]

Так как вектор силы тяги \(\overrightarrow F\) сонаправлен с вектором перемещения \(\overrightarrow S\), т.е. угол \(\alpha\) между ними равен \(0^\circ\) и \(\cos \alpha = 1\), то работу силы тяги можно определить по такой формуле:

\[A = FS\]

\[{N_{ср}} = F\frac{S}{t}\]

Путь при равноускоренном движении найдем по формуле:

\[S = \frac{{a{t^2}}}{2}\]

Ранее было отмечено, что \(\upsilon = at\), поэтому:

\[S = \frac{{\upsilon t}}{2}\]

В итоге среднюю мощность найдем по такой формуле:

\[{N_{ср}} = F\frac{{\upsilon t}}{{2t}} = F\frac{\upsilon }{2}\]

\[{N_{ср}} = m\left( {\frac{\upsilon }{t} + kg} \right)\frac{\upsilon }{2}\]

Переведем массу состава, время движения и скорость в систему СИ, а потом уже произведем вычисления.

\[1000\;т = 1000 \cdot {10^3}\;кг = {10^6}\;кг\]

\[2\;мин = 2 \cdot 60\;с = 120\;с\]

\[72\;км/ч = \frac{{72 \cdot 1000}}{{1 \cdot 3600}}\;м/с = 20\;м/с\]

\[F = {10^6}\left( {\frac{{20}}{{120}} + 0,005 \cdot 10} \right) = 216666,7\;Н \approx 217\;кН\]

\[{N_{ср}} = {10^6}\left( {\frac{{20}}{{120}} + 0,005 \cdot 10} \right) \cdot \frac{{20}}{2} = 2166666,7\;Вт \approx 2,17\;МВт\]

Ответ: 217 кН; 2,17 МВт.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Если Вам понравилась задача и ее решение, то Вы можете поделиться ею с друзьями с помощью этих кнопок.

easyfizika.ru

Среднее значение - мощность - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Среднее значение - мощность

Cтраница 1

Среднее значение мощности в ваттах, выделяемое при включении, можно вычислить, умножив результат вычисления по ( 3 - 4) на частоту в герцах. [1]

Среднее значение мощности, потребляемой анодной цепью усилителя PQ ср, учитывает фактический расход электроэнергии, затрачиваемой на питание усилителя и среднюю нагрузку устройств питания, определяющую их тепловой режим. [2]

Среднее значение мощности, рассеиваемой на анодах ламп Ра ср, дает представление о действительных условиях их нагрева в динамическом режиме и необходимо в основном для правильного расчета устройств принудительного охлаждения анодов ламп. [3]

Среднее значение мощности pc ( t) равно нулю. Поэтому энергия, передаваемая от источника к емкостному элементу в течение периода или интервала ( Л / 2я / со), равна нулю. Между источником и емкостным элементом происходит периодический обмен энергией. [5]

Среднее значение мощности Л за период Т ( а следовательно, и за любой промежуток времени t Т) будет равно разности средних значений членов / эфф f / эфф созф и / эфф. Но первый член есть постоянная величина, не зависящая от времени. [6]

Среднее значение мощности зависит от сдвига фаз. Наибольшего значения она достигает при сдвиге фаз, равном нулю, что имеет место при отсутствии в цепи самоиндукции. Если сдвиг фаз равен - к / 2, то среднее значение мощности оказывается равным нулю. Это получается вследствие того, что энергия, доставляемая источником за одну четверть периода, возвращается обратно в источник за другую четверть периода за счет электромагнитной энергии самоиндукции. Этот случай осуществляется только при условии равенства нулю омического сопротивления цепи, что практически никогда не выполняется. [7]

Среднее значение мощности Р показано горизонтальной штриховой линией. [9]

Среднее значение мощности за период называют активной мощностью. [10]

Среднее значение мощности, развиваемой мышцей человека, составляет около 20 Вт. При этом поперечнополосатая мыш - ца - это двигатель одностороннего ( нереверсивного) действия, ФТ. [12]

Средние значения мощности электродвигателя при работе машины непосредственно измеряют с помощью ваттметров; для измерения текущих ( мгновенных) значений мощности электродвигателя используют вибраторы ( шлейфы) мощности, которые соответствующим образом подключают к цепи питания электродвигателя. [13]

Средние значения мощности электродвигателя при работе машины непосредственно измеряют с помощью ваттметров; для измерения - текущих ( мгновенных) значений мощности электродвигателя используют вибраторы ( шлейфы) мощности, которые соответствующим образом подключают к цепи питания электродвигателя. [14]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

Как найти среднюю мощность. Мощность — физическая величина, формула мощности

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность, даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность - это физическая величина, характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность - это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность - это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт - это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.

Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину — работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт — watt, международное обозначение — W, русское сокращение — Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность — скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

v=s/t,

Р=F*v.

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок, часто, измеряют в лошадиных силах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность — это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

W=I*U,

где I — сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока, помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы — Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежу

electrician-top.ru

Как найти среднюю мощность формула. Механическая работа

Мощность является физической величиной, равной, как правило, скоростью изменения энергии целой системы. Если говорить более конкретно о том, чему равна мощность, то можно сказать, что она напрямую зависит от соотношения выполненной за определенный срок времени работы и размера этого самого промежутка времени. Существует понятие средней и мгновенной мощности. То есть, если речь идет о мощности системы в некотором промежутке времени, то это - средняя мощность. Если же рассматривается мощность на данный момент, то это - мгновенная мощность. Отсюда получаем следующую формулу:

N (мощность) = Е (энергия)/ t (время)

Следовательно, интеграл, полученный из показателей мгновенной мощности за отдельный срок времени равен полному объему использованной в течение данного периода времени энергии.

В качестве единицы измерения данной величины принято использовать ватт. Учитывая предыдущую формулу можно сказать, что 1 Ватт = 1 Дж / 1 с. Еще одной популярной единицей для измерения величины мощности считается лошадиная сила.

Что такое мощность в механике?

Сила, действующая на тело, находящееся в движении, выполняет работу. В таком случае, мощность определяется скалярным произведением вектора силы и вектора скорости, с которой система движется в пространстве. То есть:

N = F*v = F*v*cos a

В данной формуле F - это сила, v - это скорость, a - это угол связывающий вектор скорости и вектор силы.

Если речь идет о вращательном движении тела, то уместна следующая формула:

N = M * w = (2П * М * n) / 60

В данной формуле M - это момент силы, w - это угловая скорость, П - это число Пи, а n - это количество оборотов в установленную единицу времени (в минуту).

От чего зависит мощность электрической энергии?

Термин электрической мощности характеризует скорость изменения или передачи электрической энергии. Изучая сеть переменного тока, кроме понятия "мгновенная мощность", которое соответствует традиционно физическому определению, принято использовать и активную мощность. Активная мощность равна среднему показателю мгновенной мощности за период времени, показателю, которым определяется реактивная мощность, соответствующая энергии, перемещающейся между источником и потребителем без диссипации и полному значению мощности, которое определяется произведением активного значения тока и напряжения, не учитывая сдвиг фаз.

Мощность - физическая величина, равная отношению проделанной работы к определенному промежутку времени.

Существует понятие средней мощности за определенный промежуток времени Δt . Средняя мощность высчитывается по этой формуле: N = ΔA / Δt , мгновенная мощность по следующей формуле: N = dA / dt . Эти формулы имеют довольно обобщенный вид, так как понятие мощности присутствует в нескольких ветках физики - механике и электрофизике. Хотя основные принципы расчета мощности остаются приблизительно такими же, как и в общей формуле.

Измеряется мощность в ваттах. Ватт - единица измерения мощности, равная джоулю, деленному на секунду. Кроме ватта, существуют и другие единицы измерения мощности: лошадиная сила, эрг в секунду, масса-сила-метр в секунду.

- Одна метрическая лошадиная сила равна 735 ваттам, английская - 745 ватт.
- Эрг - очень малая единица измерения, один эрг равен десять в минус седьмой степени ватт.
- Один масса-сила-метр в секунду равен 9,81 ваттам.

Измерительные приборы

В основном измерительные приборы для измерения мощности используются в электрофизике, так как в механике, зная определенный набор параметров (скорость и силу), можно самостоятельно высчитать мощность. Но таким же способом и в электрофизике можно высчитывать мощность по параметрам, а на самом деле, в повседневной жизни мы просто не используем измерительных приборов для фиксации механической мощности. Так как чаще всего эти параметры для определенных механизмов и так обозначают. Что касаемо электроники, основным прибором является ваттметр, используемый в быту в устройстве обычного электросчетчика.

Ваттметры можно разделить на несколько видов по частотам:

- Низкочастотные
- Радиочастотные
- Оптические

Ваттметры могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Низкочастотные (НЧ) имеют в своем составе две катушки индуктивности, бывают как цифровыми, так и аналоговыми, применяются в промышленности и быту в составе обычных электросчетчиков. Ваттметры радиочастотные делятся на две группы: поглощаемой мощности и проходящей. Разница состоит в способе подключения ваттметра в сеть, проходящие подключают параллельно сети, поглощаемые в конце сети, как дополнительную нагрузку. Оптические ваттметры служат для определения мощности световых потоков и лазерных лучей. Применяются в основном на каких-либо производствах и в лабораториях.

Мощность в механике

Мощность в механике напрямую зависит от силы и работы, которую эта сила выполняет. Работа же является величиной, характеризующей силу, приложенную к какому-либо телу, под действием которой тело проходит определенное расстояние. Мощность высчитывается по скалярному произведению вектора скорости на вектор силы: P = F * v = F * v * cos a (сила, умноженная на вектор скорости и на угол между вектором силы и скорости (косинус альфа)).

Так же можно посчитать мощность вращательного движения тела. P = M * w = π * M * n / 30 . Мощность равна (М) моменту силы, умноженному на (w) угловую скорость или пи (п), умноженному на момент силы (М) и (n) частоту вращения, деленных на 30.

Мощность в электрофизике

В электрофизике мощность характеризует скорость передачи или превращения электроэнергии. Различают такие виды мощности:

- Мгновенная электрическая мощность. Так как мощность - это работа, проделанная за определенное время, а заряд движется по определенному участку проводника, имеем формулу: P(a-b) = A / Δt . А-В характеризует участок, через который проходит заряд. А - работа заряда или зарядов, Δt - время прохождения зарядом или зарядами участка (А-В). По этой же формуле высчитываются и другие значения мощности для разных ситуаций, когда нужно измерить мгновенную мощность на отрезке проводника.

- Так же можно посчитать мощность постоянного потока: P = I * U = I^2 * R = U^2 / R .

- Мощность переменного тока не поддается исчислению по формуле постоянного тока. В переменном токе выделяют три вида мощности:
  - Активная мощность (Р), которая равна P = U * I * cos f . Где U и I действующие параметры тока, а f (фи) угол сдвига между фазами. Данная формула приведена как пример для однофазного синусоидального тока.
  - Реактивная мощность (Q) характеризует нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями электрического однофазного синусоидального переменного тока. Q = U * I * sin f . Единица измерения - вольт-ампер реактивный (вар).
  - Полная мощность (S) равна корню квадратов активной и реактивной мощности. Измеряется в вольт-амперах.
  - Неактивная мощность - характеристика пассивной мощности присутствующей в цепях с переменным синусоидальным током. Равна квадратному корню суммы квадратов реактивной мощности и мощности гармоник. При отсутствии мощности высших гармоник равна модулю реактивной мощности.

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы . Работой, совершаемой постоянной силой F , называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S :

Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы.

Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа:

Примером силы, модуль которой зависит от координаты (перемещения), может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука (F упр = kx ).

Мощность

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью . Мощность P (иногда обозначают буквой N ) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t , в течение которого совершена эта работа:

По этой фо

qptyt.ru

Каталог товаров