Toyota-navi.ru

АвтоКлуб Toyota
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое и от чего зависит мощность двигателя

Мощность

Мощность
P, N
РазмерностьL 2 MT −3
Единицы измерения
СИВт
СГСэрг·с −1

Мо́щность — скалярная физическая величина, характеризующая мгновенную скорость передачи энергии от одной физической системы к другой в процессе её использования и в общем случае определяемая через соотношение переданной энергии к времени передачи. В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный энергии в 1 джоуль, переданной за время в 1 секунду (1 Вт ≡ 1 Дж/с), а любое числовое значение мощности, указываемое в каких-либо информационных источниках, по умолчанию подразумевает именно такой секундный временной промежуток. [1] [2]

Что такое мощность

Согласно определению из классических учебников физики, мощностью называется отношение работы к интервалу времени, за который она совершена. Можно также сказать, что мощность – это работа постоянной силы, которая совершается за единицу времени.

Название единицы измерения мощности Ватт (Вт) дано в честь английского изобретателя Джеймса Уатта. Если под действием силы в 1 Н тело равномерно и прямолинейно перемещается со скоростью 1 м/с, это соответствует мощности, равной 1 Вт.

Иногда большие значения мощности удобно измерять не в Ваттах, а в киловаттах (кВт). Перевод значения в киловатты осуществляется по формуле: 1 кВт = 1000 Вт. В технических характеристиках автомобильных двигателей часто значение мощности указывается в лошадиных силах (л.с.). Например, мощность двигателя Renault Duster 2015 года выпуска составляет от 109 до 143 л.с.

Все формулы мощности

Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.

В механике

Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.

N = A / t, где A — работа, t — время ее выполнения.

Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.

Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:

A = F × S

Используем эту формулу для вычисления мощности:

N = A / t = F × S / t = F × V

В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.

В электротехнике

В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии. Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.

Читать еще:  Вибрация двигателя гранд старекс от чего может быть

P = I × U, где I — напряжение, U — сила тока.

В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.

Задача 1

Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность в этом случае?

Решение:

Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.

A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж

Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:

N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт

Ответ: человек развивает мощность 20 ватт.

Задача 2

В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока пройдет через эту лампу?

Решение:

Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.

Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.

I = 100 / 220 = 0,45 А.

Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.

Коэффициент полезного действия

Не вся работа, совершаемая телами, может быть полезной. В реальном мире на тела действует несколько сил, препятствующих совершению работы другой силой. К примеру, чтобы переместить груз на некоторое расстояние, нужно совершить работу гораздо большую, чем можно получить при расчете по формулам выше.

  • Работа затраченная — полная работа силы, совершенной над телом (или телом).
  • Работа полезная — часть полной работы силы, которая вызывает непосредственно перемещение тела.
  • Коэффициент полезного действия(КПД) — процентное отношение полезной работы к работе затраченной. КПД обозначается буквой «эта» — η. Единицы измерения эта величина не имеет. Она показывает эффективность работы механизма или другой системы, совершающей работу, в процентах.

КПД определяется формулой:

Работа может определяться как произведение мощности на время, в течение которого совершалась работа:

Поэтому формулу для вычисления КПД можно записать в следующем виде:

Частые случаи определения КПД рассмотрим в таблице ниже:

Устройство

Работа полезная и полная

l — совершенный путь (длина наклонной плоскости).

Пример №4. Определите полезную мощность двигателя, если его КПД равен 40%, а его мощность по паспорту равна 100 кВт.

Читать еще:  Через сколько меняется масло в двигателе в ниве

В данном случае необязательно переводить единицы измерения в СИ. Но в таком случае ответ мы тоже получим в кВт. Из этой формулы выразим полезную мощность:

На что еще влияет рабочий объем

От литража ДВС зависит разгонная динамика автомобиля и максимальная скорость, которую он способен развить. Но тут тоже существует определенная зависимость от параметров кривошипно-шатунного механизма.

И конечно, литраж агрегата сказывается на стоимости машины, причем, очень существенно. И дело не только в увеличении расходов на производство самого двигателя. Для работы с более мощным двигателем нужна и коробка передач посерьезнее. Более динамичный автомобиль требует установки более эффективных и мощных тормозов. Сложнее, мощнее и дороже будут система впрыска, рулевое управление, трансмиссия и подвеска. Шины, очевидно, также будут более дорогими.

Расход топлива в общем случае также определяется размерами цилиндров: чем они больше, тем прожорливее будет автомобиль. Однако и здесь не всё однозначно. При спокойном передвижении по городу малолитражки расходуют примерно 6. 7 л бензина на 100 км. У автомобилей, имеющих двигатель среднего объема, расход составляет 9. 14 л. Крупнолитражные моторы «кушают» 15. 25 литров.

Однако в более напряженной дорожной обстановке на малолитражке часто приходится поддерживать высокие обороты двигателя, газовать, переключаться на пониженные передачи. А если машина нагружена, да еще и включен кондиционер, то расход горючего существенно возрастет. Заметно ухудшится при этом и разгонная динамика.

А вот что касается передвижения по загородным трассам, то на скорости 90. 130 км/час разница в расходе топлива у автомобилей с разным литражом двигателей не так уж велика.

Первый и второй законы Ньютона

Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя. Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.

Читать еще:  Установка японского двигателя на газель своими руками

Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия. Тут мы приходим к рассмотрению второго закона Ньютона, который также справедлив в инерциальных системах отсчёта, т. е. в таких системах отсчёта, в которых тело движется с постоянной скоростью либо находится в покое.

Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).

Работать бензопилой сложно, ведь существует риск получить травму. Наиболее опасен эффект обратного удара, это когда бензопилу откидывает резко назад. Чтобы хоть как то обезопасить себя необходимо подбирать модель бензопилы с приводом-щитком и инерционным тормозом, который всегда будет под рукой.

Ценовые критерии

Так как ценовой разброс в данной категории инструмента достаточно большой, то необходимо найти доступный вам вариант за соответствующие деньги учитывая всю перечисленную информацию.

До 16 000 рублей – вам доступны модели бензопил, предназначенные для бытового использования, мощность в основном составляет 800-2200 Вт., а шаг цепи 8,25 – 9,3 мм. Средний вес составляет 6 кг, средняя длина шины – 40 см., объем двигателя — до 40 куб. см.

От 16 000 до 25 000 рублей – бензопилы полупрофессионального уровня которые готовы работать по 5 часов каждый день, такой инструмент будет полезен при строительстве, заготовке дров и в повседневной работе на садовом участке. Средняя мощность составляет 1800-2000 Вт., распространенный шаг цепи – 9,3мм., вес — 4,5-6 кг., длина шины варьируется в диапазоне 38-45 см., а объем двигателя не более 60 куб. см.

От 25 000 и выше – модели которые отличаются качеством, повышенной мощностью и производительностью. Такие модели выдерживают высокую нагрузку и способны работать длительное время без остановок.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector