Мощность – это скорость выполнения работы или передачи энергии за единицу времени. Мощность увеличивается, если работа выполняется быстрее или энергия передается за меньшее время.
Расчет мощности
Уравнение мощности: P = Вт/т
- P обозначает мощность (в ваттах)
- W обозначает количество выполненной работы (в Джоулях) или затраченной энергии (в Джоулях)
- t обозначает количество времени (в секундах)
В терминах исчисления мощность – это производная работы по времени. Если работа выполняется быстрее, мощность выше. Если работа выполняется медленнее, мощность меньше.
Поскольку работа – это сила, умноженная на смещение (W = F * d), а скорость – смещение во времени (v = d/t), мощность равна силе, умноженной на скорость: P = F * v. Большая мощность видна, когда система обладает мощной силой и быстрой скоростью.
Единицы мощности
Измеряется мощность в энергии (джоулях), деленной на время. Единица измерения мощности в системе СИ – ватт (Вт) или джоуль в секунду (Дж/с). Мощность – это скалярная величина, у нее нет направления.
Лошадиная сила часто используется для описания мощности, выдаваемой машиной. Лошадиная сила – это единица мощности в британской системе измерения. Это мощность, необходимая для подъема 550 фунтов на один фут за одну секунду, и составляет около 746 Вт.
Ватт часто используется в отношении лампочек. В этом номинальном значении мощности это скорость, с которой лампа преобразует электрическую энергию в свет и тепло. Лампа с более высокой мощностью будет потреблять больше электроэнергии в единицу времени.
Если вы знаете мощность системы, вы можете найти объем работы, который будет производиться, как W = Pt. Если лампа имеет номинальную мощность 50 Вт, она будет производить 50 джоулей в секунду. За час (3600 секунд) он произведет 180 000 джоулей.
Работа и мощность
Когда вы пройдете милю, ваша движущая сила смещает ваше тело, что измеряется по мере выполнения работы. Когда вы пробегаете одну и ту же милю, вы выполняете такой же объем работы, но за меньшее время. Бегун имеет более высокую мощность, чем ходок, вырабатывая больше ватт. Автомобиль мощностью 80 лошадиных сил может развивать более быстрое ускорение, чем автомобиль мощностью 40 лошадиных сил. В итоге обе машины разгоняются до 60 миль в час, но двигатель мощностью 80 л.с. может развивать эту скорость быстрее.
В гонке между черепахой и Заяц, Заяц обладали большей мощностью и быстрее ускорялись, но черепаха выполняла ту же работу и преодолевала то же расстояние за гораздо большее время. Черепаха показала меньшую мощность.
Средняя мощность
Говоря о мощности, люди обычно имеют в виду среднюю мощность, P avg . Это объем работы, выполненной за период времени (ΔW/Δt), или количество энергии, переданной за период времени (ΔE/Δt)..
Мгновенная мощность
Какая мощность в определенное время? Когда единица времени приближается к нулю, для получения ответа требуется расчет, но он аппроксимируется силой, умноженной на скорость.