Page 1

νικος κ. ιωαννου φυσικος

Ισχύς Είναι πολλές οι περιπτώσεις στις οποίες μας ενδιαφέρει όχι μόνο πόσο έργο παράγεται (ή καταναλώνεται) από μια δύναμη, αλλά και σε πόσο χρόνο συμβαίνει αυτή η παραγωγή έργου. Πιο απλά, μας ενδιαφέρει να γνωρίζουμε το ρυθμό μεταβολής της ενέργειας! Θυμηθείτε ότι στις διάφορες μεταβολές ενέργειας από μια μορφή σε κάποια άλλη, είναι κρυμμένη η έννοια του έργου μιας ή περισσοτέρων δυνάμεων που θεωρούνται υπεύθυνες γι’ αυτή τη μεταβολή. Για να εκτιμήσουμε λοιπόν το ρυθμό μεταβολής της ενέργειας ή το ρυθμό παραγωγής έργου μιας μηχανής, δηλαδή πόσο γρήγορα μια μηχανή κάνει ένα συγκεκριμένο έργο, χρησιμοποιούμε την ισχύ (Power) που συμβολίζεται με P από τον αγγλικό όρο Power. Θα είναι λοιπόν:

Ισχύς 

Έργο που παράγεται Ενέργεια που μετατρέπεται ήμεταφέρεται  Χρονικό Διάστημα Χρονικό Διάστημα

Ισχύ δηλαδή ονομάζουμε το μέγεθος που μας δείχνει πόσο γρήγορα μετασχηματίζεται (ή χρησιμοποιείται) η ενέργεια. Μεγάλη ισχύς σημαίνει ότι μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας μετασχηματίζεται (χρησιμοποιείται) σε μικρό χρόνο, ενώ μικρή ισχύς σημαίνει ότι χρειαζόμαστε πολύ χρόνο για να μετατρέψουμε (χρησιμοποιήσουμε) την ίδια ποσότητα ενέργειας. Η μαθηματική σχέση μέσω της οποίας ορίζουμε την ισχύ είναι:

P

WF t

Μονάδα μέτρησης της ισχύος (Ρ) στο σύστημα S.I είναι το ένα Watt (1W) που διαβάζεται 1 βατ. Δηλαδή 1 Watt είναι η ισχύς που χρειάζεται για να παράγουμε έργο με ρυθμό 1J/sec. Μονάδες μέτρησης ισχύος

Σχέσεις μονάδων

1 Watt (W) 1 kilowatt (kW) 1 hp (ίππος Αγγλίας)

1 W = 1 J/ 1kW = 1000 W 1 hp = 746 W

Αν μια μηχανή ισχύος 1kW λειτουργεί για μια ώρα καταναλώνει ενέργεια 1 κιλοβατώρα (1kWh) ή 3.600.000J, που είναι πλέον μονάδα έργου.


09 - ΙΣΧΥΣ

Μερικές ενδεικτικές τιμές ισχύος (βιολογικής, μηχανικής, ηλεκτρικής) είναι οι κάτω: Έντομο που πετάει Καρδιά του ανθρώπου Άνθρωπος που εργάζεται Ηλεκτρικός λαμπτήρας Ηλεκτρικό ψυγείο Άλογο που καλπάζει Θερμοσίφωνας Κινητήρας αυτοκινήτου 1400 cm3 Κινητήρας αεροπλάνου Boeing 707 Σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (ΔΕΗ)

1mW ή 0,001W 1W 75W 100W 150W 1000W ή 1KW 3KW 56KW 21Μ ή 21000kW 1200MW

Αν το έργο που παράγει μια μηχανή εκφράζεται από μια σταθερή δύναμη F που μετατοπίζει το σημείο εφαρμογής της κατά τη διεύθυνσή της σε χρονική διάρκεια t, τότε: F  Δx W P F   P F  υ Δt Δt Η σχέση αυτή ισχύει με την προϋπόθεση ότι η ταχύτητα είναι διανυσματικά σταθερή.

Ερωτήσεις 1. Ένα αυτοκίνητο Α με μάζα m παλαιάς τεχνολογίας διανύει την απόσταση Αθήνα - Θεσσαλονίκη (περίπου 500 Km) σε 8h. Ένα αυτοκίνητο Β με την ίδια μάζα νέας τεχνολογίας διανύει την ίδια απόσταση σε 6h. α. Να συγκρίνετε τα έργα που παράγονται από τους κινητήρες των δύο αυτοκινήτων. β. Ποιος κινητήρας έχει μεγαλύτερη ισχύ και γιατί; 2. Σχολιάστε την εικόνα!!!

3. Ένας γερανός ανυψώνει κατακόρυφα ένα σώμα βάρους w  1000N με σταθερή ταχύτητα υ  0,2m / s και επί χρονικό διάστημα 30s. Ποιες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος; α. Η ισχύς του γερανού είναι μονόμετρο μέγεθος ίσο με το πηλίκο της δύναμης που ασκείται στο σώμα, προς το χρόνο. β. Το έργο του βάρους του σώματος είναι ίσο με 6000J. γ. Η ισχύς του γερανού είναι ίση με 200W. δ. Η ισχύς που αποδίδει ο γερανός είναι ίση με 30000W. ε. Η δυναμική ενέργεια του σώματος αυξάνεται κατά 6000 J.

Σελίδα 2 από 3


09 - ΙΣΧΥΣ

Ασκήσεις για λύση 

Όπου δε δίνεται, να θεωρήσετε ότι g  10m / s2 .

ΟΜΑΔΑ Α 1. Αυτοκίνητο κινείται με ταχύτητα μέτρου υ . Πόσο πρέπει να αυξηθεί η ισχύς του κινητήρα ώστε να διπλασιαστεί η ταχύτητά του; 2. Η κοπέλα μαζί με το ποδήλατο έχει μάζα 60kg. Κινείται κατά μήκος ενός ευθύγραμμου ανηφορικού δρόμου έτσι ώστε να βρεθεί σε μια θέση 400m ψηλότερα από τη θέση που ξεκίνησε μέσα σε 1 λεπτό. α. Υπολογίστε το έργο της δύναμης που ασκεί στα πετάλια. β. Υπολογίστε το έργο του βάρους γ. Πόση ισχύ παράγει;

60kg

400m

3. Ένας μαθητής μάζας 70kg πρέπει να ανέβει στον τρίτο όροφο του Σχολείου, στο Εργαστήριο Φυσικής για το μάθημά του. Το ύψος του κάθε ορόφου είναι 5,75m. Αν γνωρίζετε ότι μπορεί να παράγει 200W ισχύος και ότι έχει στη διάθεσή του 30s για να μπει στο Εργαστήριο, πιστεύετε ότι θα προλάβει ή όχι; Αιτιολογήστε... 4. Σε οριζόντιο επίπεδο ηρεμεί ένα σώμα μάζας 2kg. Σε μια στιγμή (t = 0) δέχεται την επίδραση μιας σταθερής οριζόντιας δύναμης F  12N . Αν η ασκούμενη τριβή έχει μέτρο 8Ν, να βρεθούν τη χρονική στιγμή t1 = 4s: α. Η ταχύτητα και η μετατόπιση του σώματος. β. Η ενέργεια που μεταφέρθηκε στο σώμα μέσω της δύναμης, καθώς και η θερμότητα που παρήχθη εξαιτίας της τριβής. γ. Η μέση ισχύς της δύναμης F και της τριβής. δ. Για τη στιγμή t2 = 3s να υπολογιστούν: 1. Η στιγμιαία ισχύς της δύναμης F . 2. Η στιγμιαία ισχύς της τριβής. ε. Να συμπληρωθούν τα κενά στην παρακάτω πρόταση: Τη στιγμή t2 η δύναμη προσφέρει ενέργεια στο σώμα με ρυθμό ..................... ενώ η τριβή ..................................... ενέργεια με ρυθμό ................ την οποία μετατρέπει σε ................................ Ο ρυθμός μεταβολής της κινητικής ενέργειας του σώματος είναι ίσος με .....................................

Σελίδα 3 από 3

09 ισχύς 2  
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you