Công suất
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| power/ˈpaʊə/ | công suất |
| watts/wɒts/ | Watt |
| average power/ˈævrɪdʒ ˈpaʊə/ | Công suất trung bình |
| instantaneous power/ˌɪnstənˈteɪnɪəs ˈpaʊə/ | Công suất tức thời |
Cùng một công việc, nhưng diễn ra nhanh thế nào?
- Hai cần cẩu nâng cùng một tải trọng lên cùng một tầng mái -- một cái mất mười giây, một cái mất một giây.
- Chúng thực hiện công như nhau, nhưng cái nhanh hơn thì công suất lớn hơn nhiều.
- Công suất không nói về lượng năng lượng, mà là bạn cung cấp nó nhanh thế nào.
- Đó là sự khác biệt giữa xe máy tay ga và xe thể thao.
Công suất
- Công suất là tốc độ thực hiện công:
- Đo bằng watt -- một watt tương đương một joule mỗi giây.
- Thực hiện cùng một công trong thời gian ngắn hơn nghĩa là công suất lớn hơn.
Một máy thực hiện $600\ \text{J}$ công trong $3\ \text{s}$. Công suất trung bình của nó là bao nhiêu (đơn vị W)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P = W/t = 600/3 = 200\ \text{W}$.
Đơn vị SI của công suất là ____, bằng một joule mỗi giây.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Một watt = một joule mỗi giây.
Một động cơ mạnh hơn thực hiện cùng $4900\ \text{J}$ công chỉ trong $2\ \text{s}$. Công suất trung bình của nó (đơn vị W)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P = 4900/2 = 2450\ \text{W}$ -- cùng công, ít thời gian hơn, nên công suất lớn hơn.
Trung bình so với tức thời
- Công suất trung bình là tổng công chia cho tổng thời gian.
- Công suất tức thời là tốc độ tại một thời điểm chính xác.
- Khi lực hoặc tốc độ thay đổi, hai giá trị này có thể chênh lệch rất nhiều.
Động cơ ô tô đẩy với $500\ \text{N}$ trong khi xe di chuyển với $20\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Công suất tức thời (đơn vị W)?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P = Fv = 500 \times 20 = 10{,}000\ \text{W}$ (10 kW).
Chọn tất cả các cách để tăng công suất mà lực cung cấp.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$P = Fv$, vì vậy lực lớn hơn hoặc tốc độ cao hơn đều làm tăng công suất. Phân bổ công trong thời gian dài hơn làm giảm công suất.
Công suất từ lực và vận tốc
- Tại bất kỳ thời điểm nào, công suất bằng lực nhân với vận tốc:
- Đẩy mạnh hơn hoặc di chuyển nhanh hơn đều giúp bạn cung cấp nhiều công suất hơn.
- Đây là lý do tại sao ô tô cần công suất động cơ lớn hơn ở tốc độ cao để vượt qua lực cản.
Công suất cung cấp
Với lực không đổi, công suất cung cấp tỷ lệ thuận với tốc độ.
Động cơ mạnh hơn luôn thực hiện nhiều công tổng cộng hơn động cơ yếu hơn.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Công suất là một tốc độ. Hai động cơ có thể thực hiện cùng một lượng công tổng cộng; động cơ mạnh hơn chỉ hoàn thành nhanh hơn.
Đơn vị và cảm nhận thực tế
- Một watt = một joule mỗi giây; một kilowatt là 1000 đơn vị của chúng.
- Một bóng đèn tiêu thụ vài chục watt; động cơ ô tô tiêu thụ vài chục nghìn.
- Hóa đơn điện của bạn tính tiền theo năng lượng (kilowatt-giờ), đó là công suất nhân với thời gian.
Một động cơ nâng tải trọng $50\ \text{kg}$ lên độ cao $10\ \text{m}$ trong thời gian $5\ \text{s}$ ($g = 9.8$).
- Công: $W = mgh = 50 \times 9.8 \times 10 = 4900\ \text{J}$.
- Công suất trung bình: $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{4900}{5} = 980\ \text{W}$.
Công suất lớn hơn không có nghĩa là thực hiện nhiều công hoặc có nhiều năng lượng hơn -- mà chỉ có nghĩa là thực hiện cùng một công nhanh hơn. Một động cơ mạnh và một động cơ yếu có thể thực hiện cùng một lượng công hoàn toàn; cái mạnh chỉ hoàn thành sớm hơn.
Công suất $P = dW/dt$ đo lường tốc độ thực hiện công, tính bằng watt (J/s). Công suất trung bình lấy tổng công chia cho tổng thời gian; công suất tức thời là $\vec{F}\cdot\vec{v}$ tại một thời điểm. Thực hiện cùng một công trong thời gian ngắn hơn = công suất lớn hơn -- công suất là một tốc độ, không phải một lượng.