2-й семестр

МЕХАНИКА

3. Законы сохранения в механике

Урок 5/49

Тема. Мощность

Цель урока: раскрыть физический смысл понятия «мощность»

Тип урока: изучение нового материала

План урока

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Что такое мощность?

Для многих технических задач важными являются не только выполняемая работа, но и скорость выполнения работы. Скорость совершения работы характеризуют физической величиной, которую называют мощностью.

Ø Мощность - это физическая величина, численно равная отношению работы к промежутку времени, за который она выполнена:

Единица мощности в СИ - ватт (Вт):

Ø 1 Вт - это такая мощность, которая позволяет работе в 1 Дж выполняться за 1 с:

Это, сравнительно, небольшая единица. В технике используются киловатт (1 000 Вт), а иногда и мегаватт (106 Вт).

2. Мгновенная мощность

Подобно введение мгновенной скорости в кинематике, динамике используют понятие «мгновенной мощности».

Во время перемещения Δ проекция силы выполняет работу A = FXΔх.

Ø Мгновенная мощность - это скалярная физическая величина, равная отношению работы, выполненной за бесконечно малый промежуток времени, к величине этого промежутка:

Поскольку скорость то окончательно получаем:

Следовательно,

Ø мгновенная скорость равна произведению проекции силы, действующей на тело, и скорости в направлении его перемещения.

Таким образом, чем больше скорость автомобиля, тем меньше сила тяги нужна для ее поддержания (при постоянной мощности двигателя):

Необходимая сила тяги обратно пропорциональна скорости автомобиля. С увеличением скорости водитель может переходить на повышенные передачи. При этом вращение колес будет происходить с большей скоростью, но с меньшим усилием.

Обычно быстроходные автомобили и поезда нуждаются двигателей большой мощности. Однако на самом деле во многих случаях сила сопротивления не постоянна, а возрастает с увеличением скорости. Если, например, нужно увеличить скорость самолета вдвое, то мощность его двигателей нужно увеличить в восемь раз. Вот почему так трудно дается каждый новый успех в увеличении скорости самолетов, кораблей и других транспортных средств.

Вопрос к ученикам во время изложения нового материала

1. Как можно охарактеризовать скорость выполнения работы?

2. Как по известной мощностью вычислить работу?

3. От чего зависит скорость равномерного движения транспортного средства, приводимого в движение его двигателем?

4. Автомобиль движется горизонтальным участком дороги. Когда его двигатель развивает большую мощность: во время медленной или быстрой езды?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Тренируемся решать задачи

1. Какую мощность развивает ученик, когда сбегает с первого на четвертый этаж за полминуты? Высота каждого этажа школы - 4 м, масса ученика - 60 кг.

2. Автомобиль едет со скоростью 20 м/с. При этом мотор развивает мощность 20 кВт. Чему равна сила сопротивления движению? Груз какой массы можно поднять, прилагая такую силу?

3. На сколько процентов следует увеличить мощность двигателя пассажирского самолета, скорость полета возросла на 20 % ? Считайте, что сила сопротивления воздуха пропорциональна квадрату скорости полета.

Решение

Во время равномерного движения сила F тяги двигателя равна силе сопротивления воздуха. Из соотношения Г = F следует, что мощность Р пропорциональна третьей степени скорости. Следовательно, для увеличения скорости в 1,2 раза мощность двигателя нужно увеличить в (1,2)3 раз. (Ответ: на 73 %).

4. Автомобиль массой 2 т разгоняется с места вверх с уклоном 0,02. Коэффициент сопротивления движению - 0,05. Автомобиль набрал скорость 97,2 км/ч на отрезке 100 м. Какую среднюю мощность развивает автомобиль?

2). Контрольные вопросы

1. Или одинаковую мощность развивает двигатель автобуса, когда он движется с одинаковой скоростью без пассажиров и с пассажирами?

2. Почему в случае увеличения скорости автомобиля требуется меньшая сила тяги для ее поддержания?

3. На что расходуется мощность двигателей палубного истребителя, который завис над авианосцем?

4. Почему трудно увеличивать максимальную скорость автомобилей и самолетов?

5. Ученик прошел спортзалом 2 м, а затем за то же время слез по канату на 2 м. Или одинаковую мощность он при этом развил?

Что мы узнали на уроке

• Мощность - это физическая величина, численно равная отношению работы к промежутку времени, за который она выполнена:

• 1 Вт - это такая мощность, при которой работа в 1 Дж производится за 1 с:

• Мгновенная скорость равна произведению проекции силы, действующей на тело, и скорости в направлении его перемещения:

Домашнее задание

1. П.: § 34.

2. 36.:

г1) - 17.5; 17.6; 17.10; 17.11;

р2) - 17.16; 17.17; 17.18; 17.20;

г3) - 17.35; 17.36; 17.37; 17.39.

3. Д.: подготовиться к самостоятельной работе «Механическая работа. Мощность».