Потужність. Одиниці потужності.

Фізика, 8 клас НУШ · Урок 9

Цілі уроку

1

Розуміння

Зрозуміти, що характеризує потужність як фізичну величину

2

Порівняння

Навчитися визначати, де потужність більша, а де менша

3

Практика

Вміти розв'язувати задачі на потужність

Актуалізація знань: Механічна робота

Механічна робота (A)

Фізична величина, що характеризує дію сили на тіло

Формула

A = F · l, де F — сила, l — переміщення

Умова виконання

Робота виконується, якщо сила і переміщення не перпендикулярні

Одиниця роботи

Джоуль (Дж)

Мотивація: Чому важлива швидкість виконання роботи?

Різні механізми виконують однакову роботу за різний час. Що краще характеризує «продуктивність» роботи?

Поняття потужності

Потужність (N)

Фізична величина, що характеризує швидкість виконання роботи

Визначення

Потужність дорівнює відношенню виконаної роботи до часу, за який вона виконана

Формула

N = A / t

де A — механічна робота (Дж), t — час (с)

Одиниця потужності — Ват (Вт)

Одиниця СІ — ват (Вт)

Названа на честь Джеймса Ватта — шотландського інженера та винахідника

1 Вт = 1 Дж / 1 с

Потужність 1 Вт — це коли за 1 секунду виконується робота 1 Джоуль

Кратні одиниці

1 кВт = 1 000 Вт · 1 МВт = 1 000 000 Вт · 1 мВт = 0,001 Вт

Потужність транспортного засобу

Виведення формули N = F · v

Якщо тіло рухається з постійною швидкістю v під дією сили F, то:

01

Робота за час t

A = F · l = F · v · t

02

Підставляємо у формулу

N = A / t = F · v · t / t

03

Результат

N = F · v

Порівняння потужностей: собаки та снігохід

Упряжка собак і снігохід виконують однакову роботу, але за різний час. Снігохід має значно більшу потужність — він виконує ту саму роботу набагато швидше.

🐕 Упряжка собак

Виконує роботу повільно — менша потужність

🏂 Снігохід

Виконує ту саму роботу значно швидше — більша потужність

Задача 1. Учень переносить портфель

Учень переніс портфель, виконавши роботу A = 400 Дж за час t = 10 с. Визначте потужність учня.

Дано

A = 400 Дж; t = 10 с

Знайти

N — ?

Розв'язання

N = A / t = 400 Дж / 10 с = 40 Вт

Відповідь

N = 40 Вт

Задача 2. Учень піднімається сходами

Учень масою m = 60 кг піднявся сходами на висоту h = 5 м за час t = 5 с. Визначте потужність учня. (g = 10 м/с²)

Дано

m = 60 кг; h = 5 м; t = 5 с; g = 10 м/с²

Розв'язання

A = m · g · h = 60 · 10 · 5 = 3 000 Дж

N = A / t = 3 000 / 5 = 600 Вт

Відповідь

N = 600 Вт

Задача 3. Двигун літака

Потужність двигунів літака становить N = 10 МВт. Літак летить зі швидкістю v = 720 км/год. Визначте силу опору рухові .

Дано

N = 10 МВт = 10 000 000 Вт; v = 720 км/год = 200 м/с

Розв'язання

N = F · v → F = N / v

F = 10 000 000 / 200 = 50 000 Н = 50 кН

Відповідь

F = 50 кН

Задача 4. Кран піднімає вантаж

Кран піднімає вантаж масою m = 1 500 кг на висоту h = 600 м. Визначте середню потужність крана, якщо він виконав цю роботу за t = 72 000 с. (g = 10 м/с²)

Дано

m = 1 500 кг; h = 600 м; t = 72 000 с; g = 10 м/с²

Розв'язання

A = m · g · h = 1 500 · 10 · 600 = 9 000 000 Дж

N = A / t = 9 000 000 / 72 000 = 125 Вт = 12,5 кВт

Відповідь

N = 12,5 кВт

Цікава задача: Кінська сила

Джеймс Ватт визначив, що кінь може тягнути вантаж із силою F = 806 Н зі швидкістю v = 0,91 м/с. Обчисліть потужність коня та порівняйте з одиницею «кінська сила» (1 к.с. = 735,5 Вт).

Дано

F = 806 Н; v = 0,91 м/с

Розв'язання

N = F · v = 806 · 0,91 ≈ 733 Вт

Відповідь

N ≈ 733 Вт ≈ 1 кінська сила

Підсумок уроку

Потужність

Фізична величина, що характеризує швидкість виконання роботи

Формули

N = A / t

N = F · v

Одиниця — ват (Вт)

1 Вт = 1 Дж / 1 с

Кратні одиниці

кВт · МВт · мВт

Запитання для самоперевірки

1

Що таке потужність?

Дайте визначення потужності як фізичної величини

2

Яка одиниця потужності в системі СІ?

Назвіть одиницю та на честь кого вона названа

3

Формула через роботу і час?

Як обчислити потужність, якщо відомі виконана робота і час?

4

Формула через силу і швидкість?

Як обчислити потужність, якщо тіло рухається з постійною швидкістю під дією сталої сили?