Asosiy kontent

Quvvat nima?

Quvvat nima ekanini va undan ish bajarishning tezligini ifodalash uchun qanday foydalanish mumkinligini oʻrganing.

Quvvat nima?

Biz energiya kabi quvvat soʻziga ham tez-tez duch kelamiz. Kundalik hayotda u koʻplab maʼnoga ega. Ammo fizikada u aniq bir maʼnoda qoʻllanadi. Quvvat bu jismlarning ish bajarish tezligi (yoki energiya uzatish tezligi).

Quvvatni toʻgʻri oʻlchash oldingi muhandislar uchun sanoat inqilobini sodir qilishda asosiy sabablardan biri boʻlgan. U butun dunyoni boshqarib turadigan energiya resurslaridan toʻgʻri foydalanishda hali ham ahamiyatga ega.

Quvvat qanday oʻlchanadi?

Quvvatning asosiy birligi Vatt va u

W

bilan belgilanadi. U Shotland ixtirochisi Jeyms Uattning sharafiga qoʻyilgan. Hayotda siz vatt soʻzi bilan duch kelgan boʻlsangiz kerak. Elektr jihozlari va yorugʻlik chiroqlarining quvvati vattlarda (W) beriladi.

Bir vatt bu bir sekundda bir joul ish bajaradigan qurilmaning quvvati. Agar

P

quvvat vattlarda berilsa,

Δ E

energiyaning oʻzgarishi joullarda va

Δ t

vaqt sekundlarda ifodalangan boʻladi:

P = \frac{Δ E}{Δ t}

Quvvatning yana bir birligi keng qoʻllanadi: ot kuchi. U ot deb belgilanadi va kelib chiqishi 17 asrga borib taqaladi. U paytda otlar vertikal chigʻirlarni aylantirishda foydalanilgan. Shundan soʻng, ot kuchi oʻlchovi

75 kg

massali jismni 1 sekundda 1 metrga koʻtarish uchun kerak boʻladigan quvvat sifatida kiritilgan. Demak, bu quvvat vattlarda qanchaga teng?

Bizga maʼlumki, jismni vertikal koʻtarishda biz ogʻirlik kuchiga qarshi ish bajaramiz va jismni biror balandlikka koʻtarish uchun

E_{p} = m \cdot g \cdot h

energiya talab qilinadi. Agar sonlarni qoʻysak, quyidagiga ega boʻlamiz:

\frac{75 kg \cdot 9.807 m / s^{2} \cdot 1 m}{1 s} = 735.5 W

Oʻzgaruvchan quvvatni qanday oʻlchaymiz?

Energiya manbalaridan foydalaniladigan koʻp holatlarda foydalanish darajasi vaqt oʻtishi bilan oʻzgarib turadi. Uydagi elektr energiyasidan foydalanish (1-rasmga qarang) bunga misoldir. Biz kun davomida minimal isteʼmolni kuzatamiz, ovqat tayyorlashda isteʼmol maksimumga chiqadi va kechqurun yorugʻlik va isitishdan uzoq vaqt foydalanganda davomiy katta isteʼmol kuzatiladi.

Quvvatni ifodalashning kamida uch yoʻli bor. Bular: Oniy quvvat

P_{o}

, oʻrtacha quvvat

P_{oʻrt}

va maksimal quvvat

P_{max}

. Elektr tarmoq korxonalari ularning barchasini kuzatib boradi. Aslini olganda, turli xil energiya manbalari quvvat isteʼmolining turlicha maqsadlarida foydalaniladi.

Oniy quvvat bu ixtiyoriy kichik vaqt momentidagi quvvat. Agar biz quvvat formulasini yodga olsak $P = Δ E / Δ t$ ‍, ushbu holda $Δ t$ ‍ juda kichik vaqt oraligʻi boʻladi. Agar sizda quvvat-vaqt grafigi boʻlsa, unda oniy quvvat ixtiyoriy vaqt momentida grafikdagi qiymatga teng.
Oʻrtacha quvvat uzoq vaqt oraligʻida oʻlchanadi, masalan, $Δ t$ ‍ juda katta boʻlgan holat uchun. Uni topishning bir yoʻli - quvvat-vaqt grafigi ostidagi yuzani topish (bu bizga oʻsha vaqt intervalida bajarilgan ishning qiymatini beradi) va uni yuza hisoblangan vaqt intervaliga boʻlish. Buni bajarishning eng yaxshi yoʻli - matematik analizdan foydalanish, ammo ayrim hollarda sodda geometrik hisoblashlar ham yetarli boʻlishi mumkin.
Maksimal quvvat bu biror vaqt oraligʻidagi oniy quvvatning eng katta qiymatidir. Avtomobil dvigatellari va stereo sistemalar (musiqa jihozlari) eng yuqori quvvatni yetkazib berish qobiliyatiga ega boʻlgan tizimlarning namunasidir, bu ularning oʻrtacha quvvatidan ancha yuqori boʻladi. Ammo odatda, zararning oldini olish maqsadida, bu quvvatdan faqat qisqa vaqt davomida foydalangan maʼqul. Shunga qaramay, ushbu holatlarda yuqori darajadagi quvvat haydash yoki tinglashni zavqli qilish uchun yuqori oʻrtacha quvvatga qaraganda muhimroq boʻlishi mumkin.

1-mashq : 1-rasmdan foydalangan holda, soat 10 : 00 dagi oniy quvvatni, butun sutka davomidagi oʻrtacha va maksimal quvvatni toping.

2-mashq: Oʻta qisqa impulsli lazerlarda oʻrtacha va maksimal quvvat orasida katta farq mavjud. Ular fizik tadqiqotlarda juda ham yorqin nurlarni chiqarishda ishlatiladi, biroq bu juda qisqa vaqt davomida sodir boʻladi. Odatiy qurilmalar davomiyligi

100 fs

(

1 fs = 10^{- 15} s

ekanini yodda tuting) boʻlgan toʻlqin impulsi chiqarishi mumkin, bunda maksimal quvvat

350 kW

– bu oʻrtacha 700 xonadonga yetarli quvvat! Agar shunday lazer sekundiga 1000 ta toʻlqin impulsi chiqarsa, uning oʻrtacha quvvati qanday?

Quvvat tushunchasi jismlarning harakatini tavsiflashda foydalimi?

Quvvat formulasi ish va vaqtni oʻzaro bogʻlaydi. Ish biror kuch tomonidan bajariladi, kuch esa jismlarni harakatlantira oladi, bundan, quvvatni bilish bizga harakat haqidagi biror maʼlumotni berishi mumkin.

Agar biz kuchning bajargan ishi

W = F \cdot Δ x cos θ

P = \frac{W}{Δ t}

formulaga qoʻysak:

P = \frac{F \cdot Δ x \cdot \cos θ}{Δ t}

Agar kuch koʻchish yoʻnalishida boʻlsa (xuddi koʻplab masalalardagidek),

\cos (θ) = 1

ga teng boʻladi va formulani quyidagicha yozish mumkin:

P = F \cdot v

Yoʻlning vaqtga nisbati tezlikka tengligidan yuqoridagi hosil boʻladi yoki

P_{i} = m \cdot a \cdot v

Ushbu formulamizdagi quvvat

P_{i}

oniy quvvatni ifodalaydi. Chunki formulamizda tezlik va tezlanish qatnashgan va tezlik vaqt davomida oʻzgarishi mumkin. Shu sababli bu formula biror vaqt momentidagi tezlik olinsa maʼnoga ega. Aks holda, biz oʻrtacha tezlikka murojaat qilamiz, yaʼni:

P_{avg} = m \cdot a \cdot \frac{1}{2} (v_{oxirgi} + v_{boshlang ʻ ich})

Bu juda foydali boʻlishi mumkin.

1000 kg

massali mashinaning pasportidagi quvvati

75 kW

(taxminan

100 ot kuchi

) boʻlsin. Sotuvchi u

0 - 25 \frac{m}{s}

tezlik oraligʻida oʻzgarmas tezlanishga ega deb aytmoqda.

Shu maʼlumotlardan biz ideal sharoitda mashinaga 25 m/s tezlikka erishish uchun kerak boʻladigan vaqtni topishimiz mumkin.

P_{o ʻ r t} = m \cdot a \cdot \frac{1}{2} v_{o x i r g i}

Tezlanish

Δ v / Δ t

ekanidan:

\begin{aligned} P_{o ʻ rt} & = m \cdot (v_{o x i r g i} / t) \cdot \frac{1}{2} v_{oxirgi} \\ = \frac{m v_{oxirgi}^{2}}{2 t} \end{aligned}

Uni quyidagicha yozish mumkin:

\begin{aligned} t & = \frac{v_{oxirgi}^{2} \cdot m}{2 \cdot P_{o ʻ rt}} \\ = \frac{(25 m / s)^{2} \cdot 1000 kg}{2 \cdot 75000 W} \\ = 4.17 s \end{aligned}

2-mashq: Hayotda biz bunday katta tezlanishni kuzata olmaymiz. Buning sababi, mashina havoning qarshilik kuchiga uchraydi, u esa koʻchish yoʻnalishiga teskari boʻlib, manfiy ish bajaradi. Tasavvur qiling, biz ishlab chiqaruvchi maʼlumotlariga ishondik, biroq vaqt t=8 s chiqdi. Quvvatning qanday qismi qarshilik kuchini yengishga sarf boʻlgan?

Agar biz yangi oʻlchangan vaqtni oldingi formulaga qoʻysak, dvigatelning foydali quvvati kelib chiqadi. Foydali quvvat bu pastportdagi quvvatdan qarshilik kuchini yengish uchun ketgan quvvatning ayirmasi.

\begin{aligned} \frac{m v_{oxirgi}^{2}}{2 t} & = P_{passport} - P_{qarshilik} \\ \frac{(1000 kg) (25 m / s)^{2}}{(2) (8 s)} & = 75000 W - P_{qarshilik} \\ 39 kW & = 75 kW - P_{qarshilik} \end{aligned}

Bundan qarshilik kuchini yengish uchun sarf boʻlgan quvvatni topamiz.

P_{qarshilik} = 36 kW

Demak, quvvatning deyarli yarmi

(0.48)

qarshilik kuchini yengishga sarf boʻlgan.

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.

Fizika

Course: Fizika > Unit 5

Quvvat nima?

Quvvat qanday oʻlchanadi?

Oʻzgaruvchan quvvatni qanday oʻlchaymiz?

Quvvat tushunchasi jismlarning harakatini tavsiflashda foydalimi?

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?