理论教育 力学中功率的计算方法与单位

力学中功率的计算方法与单位

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过前面的分析,我们了解到,将一个重量为1千克的物体提高到1米的高度,想要它做的功正好是1公斤·米,并不是一件容易的事。如果忽略了它,计算功时就可能出现严重的错误。在力学中,功率是对发动机工作能力进行度量的物理量。在工程计算中,功率共有两个单位,即瓦特和马力。接下来,我们用例子来说明功率的计算方法。我们首先要计算出让汽车前进的力。

力学中功率的计算方法与单位

通过前面的分析,我们了解到,将一个重量为1千克的物体提高到1米的高度,想要它做的功正好是1公斤·米,并不是一件容易的事。因此,在应用的时候,我们要尽量避免使用公斤·米的定义,因为这个定义虽然看起来很简单,却容易影响判断。

接下来,我们来看看另一个定义,这个定义相对来说好用得多,而且不易产生误导。假设作用力的方向和路程的方向是一致的,那么1公斤·米就和1千克的势能在1米的距离上所做的功相等。但要注意,这里有一个完全必要的条件——方向一致。如果忽略了它,计算功时就可能出现严重的错误。

很多读者可能并不认同这个定义,他们认为:如果真的是这样,物体在移动了接近1米距离的时候,是不是也可能产生速度呢?事情和读者想的一样,物体确实会产生一定的速度。在这个定义中,正好是所做的功让物体得到了这个速度,让物体产生了一定的动能。此时,动能的大小应该正好等于1公斤·米。如果不是这样,就不符合能量守恒定律。在之前的题目中,炮弹不仅增加了动能,还增加了1公斤·米的势能,因此最终的能大于1公斤·米。

还有一个问题,应该如何比较发动机的工作能力呢?实际上,只要对它们在相同时间里所做的功进行比较就行了。通常情况下,我们取时间的单位为秒。

力学中,功率是对发动机工作能力进行度量的物理量。发动机的功率即发动机在1秒的时间里所做的功。在工程计算中,功率共有两个单位,即瓦特和马力。它们之间的关系为:1马力=735.499瓦特。

接下来,我们用例子来说明功率的计算方法。

一部质量为850千克的汽车,在水平的道路上以72千米/小时的速度直线行驶。假设汽车在行进时受到的阻力是它本身重力的20%,那么汽车的功率是多少?(www.daowen.com)

我们首先要计算出让汽车前进的力。汽车做的是匀速运动,所以这个力和汽车受到的阻力相等,即

850×0.2=170(千克)

接下来,我们再来看看汽车在1秒的时间里走过的距离。按照题意,汽车的速度为72千米/小时,即=20(米/秒)。

很明显,产生运动的力的方向和运动方向一样,因此用这个力乘以1秒时间里走过的距离,就是汽车在1秒的时间里所做的功,即汽车的功率。它等于170千克×20米/秒=3 400千克·米/秒≈34 000瓦特。

假如换算成马力,便是

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