Обобщающий урок по теме: «работа и мощность. энергия.»(7класс)

Введение

В рекламе техники нам предлагают купить себе «мощный компьютер» или «самый мощный пылесос». Гоночные автомобили, такие как Феррари, славятся, среди прочего, мощностью своих двигателей. Они способны разогнать автомобиль до 350 км/ч за несколько секунд. Но что означает эта характеристика – мощность, которая является универсальной: и для пылесоса, и для автомобиля, и для компьютера?

Посмотрев на коробку электрочайника, можно увидеть надпись 750 W (ватт) или, например, 1200 Вт. Это численное значение мощности чайника. Чем оно больше, тем больше тепла каждую секунду будет отдавать спираль чайника. Если взять одно и то же количество воды, то более мощный чайник быстрее нагреет её до кипения.

Покупая лампочку для светильника, можно выбрать лампы с разными мощностями: на 40 ватт, 100 ватт или 200 ватт. Чем больше мощность – тем ярче она будет светить.

Потребляемая мощность и КПД

Значение мощности, указанное на лампе или на чайнике – это потребляемая мощность. Она показывает количество электроэнергии, которое эти приборы потребляют за единицу времени. Лишь часть этой электроэнергии будет использована полезно, по непосредственному предназначению прибора: задача лампы – светить, задача чайника – нагреть воду.

Чтобы оценить эффективность прибора, введена характеристика: КПД – коэффициент полезного действия. Это отношение полезной использованной электроэнергии к общей израсходованной. Часто это отношение переводят в проценты. КПД ламп накаливания – около 10%. Такая лампа всего около 10% затраченной электроэнергии использует «полезно» – для свечения. Остальные 90% уйдут на нагревание лампы. Естественно, нагревание не является назначением лампы, поэтому эта часть потраченной энергии не будет полезной.

КПД используется не только для электрических, но и для многих других приборов и устройств.

Содержание

  • Слайд 1

    УРОК ФИЗИКИ В 10 КЛАССЕ

    УчительКононов Геннадий Григорьевич
    СОШ № 29 Славянский район
    Краснодарского края

  • Слайд 2

    p = mv ИМПУЛЬС ТЕЛА

    Закон сохранения импульса
    а)оба движутся, «-» -навстречу
    m1v1 ± m2v2 = (m1 + m2)u
    б) одно тело покоится
    m1v1 = (m1 + m2)u
    в) реактивное движение (выстрел)
    m1v1 = m2v2

  • Слайд 3

    1. Белка массой 400г, сидящая на гладкой поверхности, ловит зубами орех массой 50г, летящий со скоростью 9м/с. С какой скоростью будет скользить белка, после того, как поймает орех?

  • Слайд 4

    Дано: СИ Решение
    m1 = 400г 0,4кг
    m2 = 50г 0,05кг
    v2 = 9м/с
    v1 — ?

  • Слайд 5

    Дано: СИ Решение
    m1 = 400г 0,4кг m2v2 = (m1 + m2)v1
    m2 = 50г 0,05кг
    v2 = 9м/с
    v1 — ?

  • Слайд 6

    Дано: СИ Решение
    m1 = 400г 0,4кг m2v2 = (m1 + m2)v1
    m2 = 50г 0,05кг
    v2 = 9м/с
    v1 — ? v2 = 0,05·9 :(0,4 + 0,05) =
    = 1м/с
    Ответ: 1м/с

  • Слайд 7

    Два шара массами 3кг и 2кг движутся навстречу друг другу со скоростями, соответственно 4м/с и 8м/с. С какой скоростью и в каком направлении будут двигаться шары после неупругого соударения?

  • Слайд 8

    Дано: Решение
    m1 = 3кг
    m2 = 2кг
    v1 = 4м/с
    v2 = 8м/с
    u — ?

  • Слайд 9

    Дано: Решение
    m1 = 3кгm1v1- m2v2 = (m1 + m2)u
    m2 = 2кг
    v1 = 4м/с
    v2 = 8м/с
    u — ?
    .

  • Слайд 10

    Дано: Решение
    m1 = 3кгm1v1- m2v2 = (m1 + m2)u
    m2 = 2кг
    v1 = 4м/с
    v2 = 8м/с u = (3·4 – 2·8):(3 + 2) = — 0,8м/с
    u — ?
    Ответ: — 0,8м/с, движутся в
    сторону движения второго шара.

  • Слайд 11

    РАБОТА СИЛЫ:A = Fs cosα

    Работа силы трения:
    A = — FTPs

  • Слайд 12

    N = Fv

  • Слайд 13

    Потенциальная энергия тела,
    поднятого над землей Ep = mgh
    Потенциальная энергия, деформированного тела

  • Слайд 14

    СВЯЗЬ РАБОТЫ И ЭНЕРГИИ

    Общая формула: А = Е2 – Е1
    Для кинетической энергии:

    Для потенциальной энергии:
    A = mgh1 – mgh2(при подъеме )

    ( при растяжении)

  • Слайд 15

    Пуля массой 6г, летящая со скоростью 600м/с пробила доску толщиной 10см. После этого скорость уменьшилась до 400м/с. Найти силу сопротивления доски.

  • Слайд 16

    Дано: СИ Решение
    m = 6г 0,006кг
    v1 = 600м/с
    v2 = 400м/с
    s = 10см 0,1м
    F — ?

  • Слайд 17

    Дано: СИ Решение
    m = 6г 0,006кг
    v1 = 600м/с
    v2 = 400м/с
    s = 10см 0,1м
    F — ?

  • Слайд 18

    Дано: СИ Решение
    m = 6г 0,006кг
    v1 = 600м/с
    v2 = 400м/с А = 0,006/2(400² -600²)=
    s = 10см 0,1м = — 600Дж
    F — ?

  • Слайд 19

    Дано: СИ Решение
    m = 6г 0,006кг
    v1 = 600м/с
    v2 = 400м/с А = 0,006/2(400² — 600²)=
    s = 10см 0,1м = — 600Дж
    F — ?A = — Fs F = -A:s

  • Слайд 20

    Дано: СИ Решение
    m = 6г 0,006кг
    v1 = 600м/с
    v2 = 400м/с А = 0,006/2(400² — 600²)=
    s = 10см 0,1м = — 600Дж
    F — ?A = — Fs F = -A:s
    F = 600:0,1 = 6000Н
    Ответ: 6кН

  • Слайд 21

    Мощность мотора автомобиля 6кВт. Какова сила тяги мотора, если расстояние 900м он преодолевает за 1,5мин?

  • Слайд 22

    Дано: СИ Решение
    N = 6кВт 6000Вт
    s = 900м
    t = 1,5мин 90с
    F — ?

  • Слайд 23

    Дано: СИ Решение
    N = 6кВт 6000Вт A = Fs A = Nt
    s = 900м
    t = 1,5мин 90с
    F — ?

  • Слайд 24

    Дано: СИ Решение
    N = 6кВт 6000Вт A = Fs A = Nt
    s = 900м A = 6000·90 = 540000Дж
    t = 1,5мин 90с F = A:s
    F — ? F = 540000:900 = 600Н

    Ответ: 600Н

  • Слайд 25

    Пружинное ружье выстреливает шариком массы 0,02кг. На какую высоту поднимется шарик, если пружина сжата на 6см, а жесткость равна 500Н/м?

  • Слайд 26

    Дано: СИ Решение
    m = 0,02кг
    x = 6см 0,06м
    k = 500Н/м
    h — ?

  • Слайд 27

    Дано: СИ Решение
    m = 0,02кг ЕР1 = ЕР2 закон сохр. энер
    x = 6см 0,06м
    k = 500Н/м
    h — ?

  • Слайд 28

    Дано: СИ Решение
    m = 0,02кг ЕР1 = ЕР2 закон сохр. энер
    x = 6см 0,06м
    k = 500Н/м
    h — ?

    Ответ: 4,5м

  • Слайд 29

    ЗАДАЧА 6

    С какой начальной скоростью надо бросить вниз мяч массой 400г с высоты 2,5м, чтобы он подпрыгнул на высоту 4м.? Считать удар о землю абсолютно упругим.

  • Слайд 30

    Дано: СИ Решение
    m = 400г 0,4кг
    h1 = 2,5м
    h2 = 4м
    v — ?

  • Слайд 31

    Дано: СИ Решение
    m = 400г 0,4кг Ек +ЕР1 = ЕР2 (ЗСЭ)
    h1 = 2,5м
    h2 = 4м
    v — ?

  • Слайд 32

    Дано: СИ Решение
    m = 400г 0,4кг Ек +ЕР1 = ЕР2 (ЗСЭ)
    h1 = 2,5м
    h2 = 4м
    v — ?

  • Слайд 33

    Дано: СИ Решение
    m = 400г 0,4кг Ек +ЕР1 = ЕР2 (ЗСЭ)
    h1 = 2,5м
    h2 = 4м
    v — ?

  • Слайд 34

    Дано: СИ Решение
    m = 400г 0,4кг Ек +ЕР1 = ЕР2 (ЗСЭ)
    h1 = 2,5м
    h2 = 4м
    v — ?

    Ответ: 5,5м/с

Посмотреть все слайды

Вариант 2

Часть А

A1. Когда работа силы считается отрицательной?

1) когда сила и перемещение сонаправлены
2) когда сила и перемещение направлены в противоположные стороны
3) когда сила и перемещение перпендикулярны
4) среди предложенных ответов нет верного

А2. Тело под действием горизонтальной силы 200 Н перемещается в направлении действия силы на 4 м. Вычислите работу, совершаемую этой силой.

1) 50 Дж
2) 80 Дж
3) 0,8 кДж
4) 8 кДж

А3. Подъемник за 10 мин поднимает груз весом 200 кН на высоту 12 м. Определите мощность двигателя , необ­ходимую для совершения этой работы.

1) 4 кВт
2) 14,4 кВт
3) 40 кВт
4) 144 кВт

А4. На рычаг АВ в точке В действует сила F, равная 60 Н. Какую силу надо приложить к рычагу в точке А, чтобы он находился в равновесии?

1) 10 H
2) 20 Н
3) 40 Н
4) 90 Н

А5. Потенциальной энергией Еp называется энергия:

1) которой обладает тело вследствие своего движения
2) которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела
3) которая зависит от взаимного положения взаимодействующих тел, и скорости их движения
4) ответы 1 и 2

А6. Какое из приведенных утверждений является опреде­лением КПД механизма?

1) произведение полезной работы на полную работу
2) отношение полезной работы к полной работе
3) отношение полной работы к полезной работе
4) отношение работы ко времени, за которое она была совершена

Часть В

В1. Кинетическая энергия тела, движущегося со скоро­стью 5 м/с, равна 100 Дж. Чему равна масса этого тела?

В2. Среднее давление газов на поршень в цилиндре дви­гателя трактора равно 5 · 105 Па, ход поршня 15,2 см, пло­щадь 120 см2. Чему равна работа за один ход поршня?

Часть С

C1. По льду озера санки весом 20 Н были перемещены на 10 м. Чему равна работа силы тяжести на этом пути?

С2. Какую мощность необходимо развить, чтобы сжать пружину на 4 см в течение 5 с, если для ее сжатия на 1 см требуется сила 24,5 Н?

Ответы на тест по физике Механическая работа, мощность, энергия. Простые механизмы 9 классВариант 1
А1-1
А2-4
А3-3
А4-2
А5-1
А6-3
В1. 24 кг
В2. 24 кДж
С1. за 20,4 мин
С2. 14 ДжВариант 2
А1-2
А2-3
А3-1
А4-3
А5-2
А6-2
В1. 8 кг
В2. 912 Дж
С1. 0
С2. 360 Вт

Номинальная мощность

Если автомобиль будет ехать с меньшей скоростью – мощность двигателя будет меньше. А если будет стоять – равна нулю?

В характеристиках любого прибора – будь то автомобиль, пылесос или лампа – всегда указана номинальная мощность. То есть та, на которую он рассчитан при определенных условиях. Если прибор работает при других условиях – он будет развивать другую мощность.

Если в характеристиках пылесоса указана мощность всасывания 300 Вт – это его номинальная мощность. Включите его в слабый режим – получите меньшую мощность. Если выключите – то мощность и вовсе станет равна нулю.

Домашнее задание

  1. Мальчик, масса которого 52 кг, взбирается на дерево высотой 6 м. Какую работу при этом совершает мальчик? Принять, что 
  2. Человека массой 51 кг вытаскивают из ямы с помощью лошади со скоростью . Укажите мощность лошади.

Список рекомендованной литературы

  1. Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Эк­за­мен», 2010.
  3. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал «razborzadach.com» (Источник)
  2. Интернет-портал «files.school-collection.edu.ru» (Источник)

Мощность

Механическая мощность – физическая величина числено равная работе выполненной за единицу времени. Обычно мощность обозначается буквой N (иногда P). Тогда определение мощности можно записать формулой:

В СИ мощность измеряется в ваттах (Вт). Соответственно, единицы измерения работы и мощности связаны следующим образом:

Работа силы тяжести при опускании груза массой 2 кг на расстояние 3 м была равна

Причем, неважно: падает этот груз, или его медленно опускают, — сила и перемещение не меняются, работа силы тяжести одна и та же. А вот время движения разное, поэтому мощность – разная

При медленном опускании – мощность меньше. Падение же происходит быстро, поэтому сила тяжести разовьет бОльшую мощность.

Мощность как интенсивная величина

Механическая мощность – это работа, совершенная за единицу времени. Похожая физическая величина – это скорость, перемещение за единицу времени. Эти величины можно назвать интенсивными. Они показывают, насколько интенсивно выполняется работа, насколько интенсивно движется тело. К таким величинам можно отнести плотность: насколько много массы содержится в объеме. Также к ним можно отнести давление: насколько интенсивно сила действует на поверхность.

Выделяют и другую группу величин, которые называют аддитивными. К ним относят массу, работу, путь, перемещение, силу и др. Их так называют, поскольку их можно складывать (англ. add — прибавить). Например, взяв 2 и 3 кг яблок мы получим 5 кг яблок. Пройдя 100 метров пути, а затем 50 – мы пройдем 150 метров. Если на тело действует несколько сил – сложив их, мы получим общий результат действия.

Со сложением интенсивных величин надо быть осторожными. Например, пусть скорость катера в стоячей воде 5 км/ч, скорость течения – 2 км/ч. Тогда мы можем сложить скорости, чтобы получить скорость катера относительно берега при движении по течению реки: 7 км/ч.

Если автомобиль проехал полпути со скоростью 40 км/ч, а остальные полпути – со скоростью 60 км/ч, то сложение скоростей нам ничего не даст. Неверно сказать, что на всем пути он ехал со скоростью 100 км/ч.

В первом случае катер двигался относительно воды и одновременно с этим вода перемещала его по течению относительно берега.

Значит, перемещение катера относительно берега складывается из его перемещения относительно воды и перемещения самой воды . Время движения одно и то же, можем разделить обе части уравнения на это время . Получим сложение скоростей:

В случае с автомобилем можно сложить перемещения, это аддитивная величина: . Но движение на разных участках пути происходило за разное время, поэтому поделить равенство на одно и то же время, как в случае с катером, не получится.

Работа и энергия

Если некоторая сила F будет действовать на тело на всем протяжении пути S, то мы сможем вычислить работу A, которую совершает данная сила. Работу можно найти, если силу F умножить на пройденное расстояние S: A = F * S. Единицей измерения работы является джоуль (Дж).

Работа по подъему груза → Потенциальная энергия

При подъеме какого-нибудь тела проделанная работа будет равна силе тяжести, умноженной на высоту подъема: WH = FG * s.

Поднимая тело на некоторую высоту, мы можем преобразовать работу в энергию. Эта энергия называется потенциальной.

Работа сил упругости → Потенциальная энергия упругости

Натягивая лук, мы совершаем работу, равную силе тяги, умноженной на расстояние, на которое была оттянута стрела: WS = FS * s.

Натянув лук, мы сохраним энергию. Эта энергия называется потенциальной энергией упругих сил.

Изменение ускорения → Кинетическая энергия

Если транспортное средство увеличивает скорость, это значит, что была проделана работа, направленная на создание и изменение ускорения движения: WB = FB * s = m * a * s.

Энергия, сохраненная в виде движения, называется кинетической.

Работа сил трения → Тепловая энергия

Когда мы перемещаем тело, то работа будет равна силе тяги, умноженной на путь: WR = FR * s.

Если тело перемещается по неровной поверхности, то появится трение, которое будет причиной возникновения тепла. Таким образом, силы трения совершают работу по преобразованию энергии движения в тепловую энергию.

Презентация по предмету «Физика и Астрономия» на тему: «Презентация к уроку по физике (10 класс) на тему: работа и энергия». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:

1

Работа и энергия Учитель Михеева Ольга Валерьевна КСУ 3

2

1. Импульс – это… 2. Упругий и неупругий удары 3. Закон сохранения импульса 4. Реактивное движение

3

Дано: Решение m 1 =2·10 кг ЗСИ для неупругого удара v 1 = 0 m 2 v 2 = (m 1 + m 2 )u m 2 = 3·10 кг v 2 = 1 м/с u — ?

4

Дано: Решение р 2 р m 1 =100 кг v 1 v 2 p 1 p 2 v 1 = 1 м/с р 1 = m 1 v 1 p 1 = 100 кг·м/с m 2 = 50 кг р 2 = m 2 v 2 p 2 = 75 кг·м/с v 2 =1,5 м/с u-? TT

5

При совершении работы на тело действует сила и точка приложения силы перемещается вместе с телом Примеры: а) поднятие груза б) движение по шероховатой поверхности в) завод часовой пружины г) ускорение какого – либо тела

7

Если направление силы и перемещения совпадают, то работа положительна; если эти величины противоположны, то работа отрицательна. Работа равна нулю, если а) угол между силой и перемещением 90º б) сила не действует, а тело движется в) сила действует, а тело покоится

8

Работа силы тяжести: работа по A = mgh замкнутой Работа силы упругости: траектории равна нулю Работа силы трения: A = — F TP s

10

Человек толкает чемодан весом 100Н, который перемещается по полу на 0,5 м. Сила трения 50Н. Какую работу совершает сила тяжести во время этого перемещения? Нулевую. Сила тяжести работу не совершала. Потому что была направлена перпендикулярно перемещению.

11

Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность N это физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа: A = Nt N = Fv

12

Энергия – способность тела совершить работу Кинетическая энергия — энергия движущегося тела Потенциальная энергия – энергия взаимодействия двух тел или частей тела

13

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела: Работа приложенной к телу силы равна изменению его кинетической энергии. A = E k2 – Е k1.

14

Потенциальная энергия тела поднятого над Землей на высоту h: E p = mgh. Потенциальная энергия деформированного тела х – удлинение к — жесткость

15

Автомобиль массой 800 кг на участке длиной 100 м увеличил скорость с 72 км/ч до 108 км/ч. Чему равна сила тяги автомобиля и работа этой силы?

16

Дано: СИ Решение v 1 = 72 км/ч 20 м/с v 2 = 108 км/ч 30 м/с s = 100 м m = 800 кг A = F TЯГ s F ТЯГ = A:s F ТЯГ — ? F ТЯГ = :100 = 2000Н А — ? Ответ: 200 к Дж, 2 кН

17

1. На листках написать фамилию и вариант (1 – 4) 2. В первом задании указать вид энергии: Е р, Е к, Е р +Е к или 0,если энергии нет 3. Во втором задании указать знак: «+» «-» или «0», если А = 0 4. Время работы 5 мин, слайды меняются автоматически. Удачи всем нам.

18

1. Шарик катится по столу 2. Стрела летит к цели 3. Люстра висит в комнате 4. Маятник при прохождения положения равновесия I 1. Мяч лежит на футбольном поле 2. Автомобиль спускается с горы 3. Конькобежец бежит дистанцию 4. Яблоко висит на дереве II 1. Камень брошен вверх 2. Плот на поверхности пруда 3. Пружина часов после завода 4. Мяч, удерживаемый под водой III 1. Маятник в наибольшем отклонении 2. Парашютист во время прыжка 3. Натянутая тетива лука 4. Автомобиль поднимается в гору IV

19

1. Силой тяжести при подъеме тела 2. Силой тяги мотора при движении машины 3. Силой трения при движении велосипеда I 1. Силой упругости при сжатии пружины 2. Силой тяжести при спуске с горы 3. Силой упругости нити при вращении тела по окружности II 1. Силой тяжести при движении машины по горизонтальному пути 2. Силой сопротивления воздуха при спуске на парашюте 3. Силой Архимеда при погружении водолаза III 1. Силой тяжести на лежащую на столе книгу 2. Силой упругости при растяжении пружины 3. Силой трения покоя IV

20

1. Мяч летит вверх I 2. Мяч летит вниз II 3. Парашютист во время спуска III 4. Автомобиль движется равнозамедленно IV Физические величины Их изменение А) кинетическая энергия Б) потенциальная энергия В) ускорение Г) скорость 1)не изменится 2)увеличится 3)уменьшится

21

Как изменится кинетическая энергия тела, если 1. Масса увеличится в два раза 2. Скорость увеличится в два раза 3. Масса уменьшится в два раза 4. Скорость уменьшится в два раза А) увеличится в 2 раза Б) уменьшится в 2 раза В) увеличится в 4 раза Г) уменьшится в 4 раза Д) не изменится

22

Как изменится потенциальная энергия сжатой пружины, если 1. Растяжение увеличить в 2 раза 2. Растяжение уменьшить в 2 раза 3. Массу увеличит в 2 раза 4. Жесткость уменьшить в 2 раза А) увеличится в 2 раза Б) уменьшится в 2 раза В) увеличится в 4 раза Г) уменьшится в 4 раза Д) не изменится

23

§ 45 – 49 Выучить формулы и определения

Основные пункты

  • Скорость метаболизма – скорость, с которой организм использует энергию пищи для поддержания жизни и выполнения различной работы, а Базальная скорость метаболизма – та же скорость, но в состоянии покоя.
  • Энергия в БСМ делится между системами в организме, причем большая часть идет в селезенку и печень, а потом уже в мозг и дальше.
  • Примерно 75% калорий используется для поддержания главных функций организма.
  • Выполняемую человеком работу иногда называют полезной (работа с внешней средой).
  • Количество усвоенной человеком энергии можно вычислить через измерение потребленного кислорода.

Вариант 4

1. Какое количество теплоты выделится за 10 мин в резисторе сопротивлением 200 Ом, включенном в сеть с напряжением 50 В?

2. Электропаяльник мощностью 11 О Вт рассчитан на напряжение 220 В. Определите силу тока в обмотке паяльника и ее сопротивление.

3. Какую работу совершает ток в электродвигателе за 15 с, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,2 А?

4. При напряжении 220 В в лампе в течение 4 мин выделено 14,4 кДж энергии. Определите сопротивление нити лампы.

5. Определите мощность тока, потребляемую второй лампой (рис. 128), если показания вольтметра 15 В.

6. Электрический кипятильник со спиралью сопротивлением 150 Ом поместили в сосуд, содержащий 400 г воды, и включили в сеть с напряжением 220 В. Определите, на сколько градусов нагрелась вода за 5 мин.

Ответы на контрольную работу по физике Работа и мощность тока 8 классВариант 1
1. 25 Вт, 0,1 А
2. 2400 Дж
3. 968 Дж
4. 42 Ом
5. 180 Вт
6. 5 минВариант 2
1. 24 кДж
2. 40,5 кВт, 5 Ом
3. 1440 Дж
4. 1,2 с
5. 12 Вт
6. 840 ВтВариант 3
1. 3960 Дж
2. 0,5 Вт
3. 24 кДж
4. На 52 °С
5. 100 Вт
6. 336 сВариант 4
1. 7,5 кДж
2. 0,5 А, 440 Ом
3. 660 Дж
4. 807 Ом
5. 12 Вт
6. 58 °С

Задачи по теме «Работа, мощность, энергия». 7 класс.

Первый перелет через Ла-Манш на аэроплане, совершенный в 1909 г, длился 36,5 мин, при этом было преодолено 41,8 км. Какова скорость движения? Какая работа была совершена при этом, если мощность двигателя 23 л.с?

Ответ: 19,1 м/с; 37 МДж.

2.Самый большой в 1989 г. самолет в СССР имел массу 508 т и мог поднять груз величиной 156,3 т на высоту 12,41 км. Какова подъемная сила и потенциальная энергия системы на этой высоте?

Ответ: 6,5 МН; 80 873 МДж.

3.Сверхлегкий самолет США в 1988 г. имел массу 111 кг и развивал скорость 305,8 км/ч. Какой кинетической энергией он обладал в полете? За какое время он мог бы преодолеть Тихий океан, ширина которого 7335 км?

Ответ: 401 кДж; 24 ч.

4.Самый маленький реактивный самолет США имеет массу 196 кг и развивает скорость 450 км/ч. На какое расстояние он перемещается, пересекая Атлантический океан, если полет длится 7 ч? Какова его кинетическая энергия?

Ответ: 3150 км; 1,5 МДж.

5.Самая мощная землечерпалка в Нидерландах может поднять 20 000 т песка за 1 ч с глубины 35 м. Какова ее мощность?

Ответ: 1,9 МВт.

6.Самый мощный буксир, построенный в 1989 г. в СССР, развивал мощность 24 480 л. с. при тяговом усилии 2500 кН. Какова скорость его движения?

Ответ: 7,2 м/с.

7.Погребальная камера японского императора, жившего в V в. н.э., имеет размеры 485 х 305 х 45 м. Какая работа по извлечению грунта была совершена при ее строительстве, если средняя плотность грунта составляла 2 т/м3?

Ответ: 2,94 • 1013 Дж.

8.Самая длинная лестница в швейцарских Альпах имеет 11 674 ступеньки высотой 20 см каждая. Какую работу должен совершить тяжеловес Джон Бровер Минной из США массой 635 кг, чтобы подняться но ней?

Ответ: 1,5 МДж.

9.Самые высокие «Американские горки» позволяют спускающемуся телу развить скорость 38,4 м/с. Какова высота спуска, если считать трение ничтожно малым?

Ответ: 75 м.

10. Самый большой телефонный аппарат, изготовленный в 1988 г. в Голландии, имел массу 3,5 т и был установлен на высоте 2 м. Какова была сила натяжения троса при его подъеме? Какова совершенная при этом работа?

Ответ: 35 кН; 70 кДж.

11.Самые большие часы массой 35 т были установлены на павильоне «ЭКСПО-86» в Швейцарии. Какая сила понадобилась для их подъема? Какова высота павильона, если при подъеме часов была совершена работа 387 МДж?

Ответ: 0,35 МН; 108 м.

12.В 1990 г. во Франции один человек зубами поднял груз массой 281,5 кг на высоту 17 см. Какая работа была совершена при этом?

Ответ: 479 Дж.

13.В 1989 г. в Великобритании зарегистрировано, что за 24 ч рекордсмен поднял груз общей массой 367,7 т на высоту 2 м. Какую среднюю мощность он развивал?

Ответ: 85 Вт.

14.Самый высокий подвижный кран «Розенкранц К-10001» способен поднять 30 т груза на высоту 160 м со скоростью 7,2 км/ч. Какую работу он совершает и какую мощность развивает?

Ответ: 47 МДж; 588 кВт.

15.Самый быстрый круг был пройден в Италии в 1979 г. на автомобиле «Мерседес-Бенц» за 1 мин 52,67 с при скорости 403,878 км/ч. Какое расстояние было преодолено и какая работа совершена, если мощность двигателя 500 л. с. (1 л. с. = 735 Вт)?

Ответ: 5909 м; 41,3 МДж.

16.Экипаж самого тяжелого французского танка состоит из 13 человек. Танк имеет 2 двигателя мощностью по 250 л. с. и развивает скорость до 12 км/ч. Каково его тяговое усилие?

Ответ: 110,4 кН.

17.В 1985 г. в Новой Зеландии был установлен рекорд загрузки вагонетки углем: в нее засыпали массу 508 кг за 29,4 с. Какова средняя мощность рабочего, если принять высоту загрузки равной 1 м?

Ответ: 173 Вт.

18.В 1986 г. в Великобритании рабочий перенес мешок с углем массой 50,8 кг без остановок на расстояние 54,7 км за 12 ч 45 мин. Какой кинетический энергией обладал мешок?

Ответ: 36,3 Дж.

19.В Швейцарии в 1950 г. четырехмесячный котенок вскарабкался за любимой хозяйкой-альпинисткой на высоту 4478 м. Какую работу по восхождению он совершил, если принять его массу равной 1,3 кг?

Ответ: 57 кДж.

20.На скоростных «Американских горках» спуск происходит с высоты 50 м. Какую скорость можно развить, если считать трение ничтожно малым и пренебречь сопротивлением воздуха? {

Ответ: 112,65 км/ч.

21.Среди военных кораблей США выделяется авианосец, имеющий эффективную мощность 60 тыс. л. с. и развивающий скорость 54 км/ч. Какова сила тяги двигателей (1 л. с. = 735 Вт)?

Ответ: 2,9 МН.

Электрическая энергия

Если какой-либо электрический прибор совершает работу, то он будет потреблять определенное количество энергии. Единица работы и энергии в данном случае будет одинакова. В электричестве для обозначения энергии используются единицы 1 Вт * с, 1 кВт * ч и 1 джоуль.

Согласно закону сохранения энергии, энергия не возникает из пустоты, а трансформируется из одной формы в другую. Теплоэлектростанция, работающая на угле, не создает электрическую энергию, а превращает химическую энергию угля сначала в двигательную энергию турбины, потом генератор превращает эту энергию в электрическую.

Таким образом, полученная электрическая энергия передается далее по проводам к потребителям. При этом проводники будут нагреваться, т.е. часть энергии превратится в тепло, которое будет нагревать лишь окружающий воздух, и потеряется. Это называется потерей энергии. К сожалению, все электрические процессы связаны с потерей части энергии.

При транспортировке электрической энергии хотелось бы избежать больших потерь. Чем больше сила тока, тем больше нагревается кабель. Меньшую силу тока можно использовать при условии, что увеличится напряжение. Поэтому, согласно закону W = U * I, используется большее напряжение. По этой причине электростанции передают энергию с напряжением 400 000 вольт и больше.

На определенных участках цепи напряжение составляет необходимые нам 220 вольт. Когда электрическая энергия достигает потребителя, то там она превращается в механическую энергию, тепловую энергию или свет. При этом тоже происходят потери.

Разные электрические приборы по-разному используют электрическую энергию.

Мощность

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Мощность характеризует способность того или иного устройства совершать работу или производить энергию в течение определенного промежутка времени. Связь между мощностью, энергией и временем выражается следующим соотношением:

Киловатт-час (напомним, что это единица измерения энергии) равен количеству энергии, потребляемой (производимой) устройством мощностью один киловатт (единица мощности) в течение одного часа (единица времени).

Отсюда и уже упомянутое выше равенство 1 кВт⋅ч = 1000 Вт ⋅ 3600 с = 3,6·106 Дж = 3,6 МДж.

Из трех рассмотренных на этой странице единиц именно мощность представляет для нас наибольший интерес, поскольку эта величина будет нам встречаться при рассмотрении и сравнении различных ветро- или гидро-генераторов и солнечных панелей. В этих случаях мощность характеризует способность этих устройств производить энергию. И наоборот, указание мощности на многих бытовых электроприборах характеризует потребление энергии этими приборами. Если мы хотим обеспечить некоторую совокупность бытовых приборов энергией, мы должны сопоставить суммарную потребляемую этими приборами мощность с суммарной мощностью, которую можем получить от производителей энергии.

Но подробнее о мощности мы поговорим в следующих статьях, посвященных конкретным видам энергии.  И начнем с электрической энергии, рассмотрим, какими величинами характеризуется электричество и в каких единицах оно измеряется.

Полезная работа

Иногда выполняемую человеком работу называют полезной. Она нуждается в мощности, действующей на расстоянии во внешнем мире, поэтому исключается внутренняя работа (качание крови сердцем). Полезная работа появляется, когда вы поднимаетесь по лестнице или бежите. Силы выступают неконсервативными, поэтому могут менять механическую энергию (KE + PE).

Например, какая мощность у 60-кг женщины, поднимающейся по лестнице высотою в 3 м за 3.50 с, если стартовая точка отдыха составляла 2 м/с?

Когда женщина поднимается, начиная с момента отдыха, то трансформирует химическую энергию из пищи в кинетическую и потенциальную гравитации. Мощность зависит от скорости выполнения этого процесса

Мощность зависит от скорости выполнения процесса. Работа в механической энергии выглядит как W = KE + PE. Внизу мы возьмем эти значения как нулевые, поэтому:

Здесь h – вертикальная высота лестницы. Мы можем определить W, а потом поделить его на время, чтобы добыть мощность. Получаем:

Женщина выполняет 1764 Дж работы, чтобы подняться по лестнице, и всего 120 Дж на увеличение кинетической энергии. Поэтому большая часть мощности нужна для восхождения, а не ускорения.

При помощи замера потребляемого кислорода можно вычислить, сколько энергии было использовано при конкретном виде деятельности. Независимо от типа пищи, примерно 20 кДж энергии создается для каждого литра используемого кислорода.

Введение
Работа, выполняемая постоянной силой
  • Сила в направлении перемещения
  • Сила в угловом смещении
Работа, выполняемая переменными силами
Теорема Работа-Энергия
Потенциальная энергия и сохранение энергии
  • Консервативные и неконсервативные силы
  • Что такое потенциальная энергия?
  • Сила тяжести
  • Пружины
  • Сохранение механической энергии
  • Решение проблем с сохранением энергии
  • Решение проблем с диссипативными силами
Мощность
  • Что такое мощность?
  • Люди: работа, энергия и сила
ПРИМЕР ИССЛЕДОВАНИЯ: Мировое энергопотребление
Дальнейшие темы
  • Другие формы энергии
  • Энергетическая трансформация
  • Потенциальные энергетические кривые и эквипотенциалы
Ссылка на основную публикацию