Учебник для 10 класса

ФИЗИКА

§ 6.3. Мощность

• Очень часто важно знать не только работу, но и время, в течение которого она произведена. Поэтому надо ввести еще одну величину — мощность.

Работа может быть совершена как за большой промежуток времени, так и за очень малый. На практике, однако, далеко не безразлично, быстро или медленно может быть произведена работа. Временем, в течение которого совершается работа, определяют производительность любого двигателя.

Очень большую работу может совершить и крошечный электромоторчик, но для этого понадобится много времени. Поэтому наряду с работой вводят величину, характеризующую быстроту, с которой она производится, — мощность.

Мощностью называют отношение работы А к интервалу времени Δt, за который эта работа совершена:

Иными словами, мощность численно равна работе, совершенной в единицу времени.

Подставляя вместо работы А ее выражение (6.2.2), получим:

Таким образом, мощность равна произведению модуля вектора силы на модуль вектора скорости и на косинус угла между направлениями этих векторов или скалярному произведению силы на скорость(1).

Мощность можно повысить как за счет увеличения действующих сил, так и за счет увеличения скорости движения.

В СИ мощность выражается в ваттах (Вт). Мощность равна 1 Вт, если работа 1 Дж совершается за 1 с.

Наряду с ваттом используются более крупные (кратные) единицы мощности:

• 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт,
• 1 кВт (киловатт) = 1000 Вт,
• 1 МВт (мегаватт) = 1 000 000 Вт.

В системе СГС за единицу мощности принимается 1 эрг/с. Легко найти соотношение между единицами мощности 1 Вт и 1 эрг/с:

• 1 Вт = 1 Дж/с = 10⁷ эрг/с.

До сих пор еще в технике применяют иногда старую внесистемную единицу мощности — лошадиную силу (л. с):

• 1 л. с. ≈ 735 Вт.

Мощности, развиваемые двигателями, колеблются в огромном диапазоне: от долей ватта до сотен и тысяч мегаватт (для двигателей космических ракет).

Человек без особого напряжения может длительное время развивать мощность порядка 70 Вт. Мощность муравья составляет 10^-5 Вт.

Мощность численно равна работе, совершаемой в единицу времени.

1. Почему при подъеме автомобиля в гору или при движении по песку шофер включает первую скорость?
2. Как скорость движения автомобиля зависит от мощности двигателя, если силу сопротивления движению считать постоянной?
3. Как скорость движения автомобиля зависит от мощности двигателя, если сила сопротивления при больших скоростях прямо пропорциональна квадрату скорости?

(1) Если интервал времени At стремится к нулю, то выражение (6.3.2) представляет собой мгновенную мощность, определяемую через мгновенную скорость,