Механическая мощность измеряется в: Механическое напряжение — это… Что такое Механическое напряжение?

Содержание

Механическое напряжение — это… Что такое Механическое напряжение?

У этого термина существуют и другие значения, см. Напряжение.

Механическое напряжение — это мера внутренних сил, возникающих в деформируемом теле под влиянием различных факторов. Механическое напряжение в точке тела определяется как отношение внутренней силы к единице площади в данной точке рассматриваемого сечения.

Напряжения являются результатом взаимодействия частиц тела при его нагружении. Внешние силы стремятся изменить взаимное расположение частиц, а возникающие при этом напряжения препятствуют смещению частиц, ограничивая его в большинстве случаев некоторой малой величиной.

Q — механическое напряжение.
F — сила, возникшая в теле при деформации.
S — площадь.

Различают две составляющие вектора механического напряжения:

  • Нормальное механическое напряжение — приложено на единичную площадку сечения, по нормали к сечению (обозначается \sigma).
  • Касательное механическое напряжение — приложено на единичную площадку сечения, в плоскости сечения по касательной (обозначается \tau).

Совокупность напряжений, действующих по различным площадкам, проведенным через данную точку, называется напряженным состоянием в точке.

В системе СИ механическое напряжение измеряется в паскалях.

Тензор механического напряжения


Полный тензор механического напряжения элементарного объёма тела. Буквой σ обозначены нормальные механические напряжения, а касательные буквой τ.

Более строго механическое напряжение — тензорная величина. Компоненты тензора напряжений  \sigma_{ij} равны отношению компоненты силы \Delta F_i, действующей на элементарную площадку \Delta S к её площади:

 \sigma_{ij} = \frac{\Delta F_i}{\Delta S_{j}}

Здесь под \Delta S_{j} понимаются компоненты вектора, образованного из нормали к элементарной площадке  \vec{n} и её площади  \Delta S:

 \Delta \vec{S}=\vec{n}\Delta S

Таким образом сила, действующая на некий объём V равна интегралу тензора напряжения на границе этого объёма по поверхности этого объёма S (в отсутствие объёмных сил):

 F_i = \oint_S\sigma_{ij}dS_j

См. также

Физика (7 класс)/Работа и мощность. Энергия — Викиверситет

Механическая работа. Единицы работы.

В обыденной жизни под понятием «работа» мы понимаем всё.

В физике понятие работа несколько иное. Это определенная физическая величина, а значит, ее можно измерить. В физике изучается прежде всего механическая работа.

Рассмотрим примеры механической работы.

Поезд движется под действием силы тяги электровоза, при этом совершается механическая работа. При выстреле из ружья сила давления пороховых газов совершает работу — перемещает пулю вдоль ствола, скорость пули при этом увеличивается.

Из этих примеров видно, что механическая работа совершается, когда тело движется под действием силы. Механическая работа совершается и в том случае, когда сила, действуя на тело (например, сила трения), уменьшает скорость его движения.

Желая передвинуть шкаф, мы с силой на него надавливаем, но если он при этом в движение не приходит, то механической работы мы не совершаем. Можно представить себе случай, когда тело движется без участия сил (по инерции), в этом случае механическая работа также не совершается.

Итак, механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.

Нетрудно понять, что чем большая сила действует на тело и чем длиннее путь, который проходит тело под действием этой силы, тем большая совершается работа.

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути.

Поэтому, условились измерять механическую работу произведением силы на путь, пройденный по этому направлению этой силы:

работа = сила × путь

или

A = Fs,

где А — работа, F — сила и s — пройденный путь.

За единицу работы принимается работа, совершаемая силой в 1Н, на пути, равном 1 м.

Единица работы — джоуль (Дж) названа в честь английского ученого Джоуля. Таким образом,

1 Дж = 1Н · м.

Используется также килоджоули (кДж) .

1 кДж = 1000 Дж.

Формула А = Fs применима в том случае, когда сила F постоянна и совпадает с направлением движения тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения тела, то данная сила совершает положительную работу.

Если же движение тела происходит в направлении, противоположном направлению приложенной силы, например, силы трения скольжения, то данная сила совершает отрицательную работу.

A = -Fs.

Если направление силы, действующей на тело, перпендикулярно направлению движения, то эта сила работы не совершает, работа равна нулю:

A = 0.

В дальнейшем, говоря о механической работе, мы будем кратко называть ее одним словом — работа.

Пример. Вычислите работу, совершаемую при подъеме гранитной плиты объемом 0,5 м3 на высоту 20 м. Плотность гранита 2500 кг/м3.

Запишем условие задачи, и решим ее.

Дано:

V = 0,5 м3

ρ = 2500 кг/м3

h = 20 м

Решение:

A = Fs,

где F -сила, которую нужно приложить, чтобы равномерно поднимать плиту вверх. Эта сила по модулю равна силе тяж Fтяж, действующей на плиту, т. е. F = Fтяж. А силу тяжести можно определить по массе плиты: Fтяж = gm. Массу плиты вычислим, зная ее объем и плотность гранита: m = ρV; s = h, т. е. путь равен высоте подъема.

Итак, m = 2500 кг/м3 · 0,5 м3 = 1250 кг.

F = 9,8 Н/кг · 1250 кг ≈ 12 250 Н.

A = 12 250 Н · 20 м = 245 000 Дж = 245 кДж.

А — ?

Ответ: А =245 кДж.

Рычаги.Мощность.Энергия

На совершение одной и той же работы различным двигателям требуется разное время. Например, подъемный кран на стройке за несколько минут поднимает на верхний этаж здания сотни кирпичей. Если бы эти кирпичи перетаскивал рабочий, то ему для этого потребовалось бы несколько часов. Другой пример. Гектар земли лошадь может вспахать за 10-12 ч, трактор же с многолемешным плугом (лемех — часть плуга, подрезающая пласт земли снизу и передающая его на отвал; многолемешный — много лемехов), эту работу выполнит на 40-50 мин.

Ясно, что подъемный кран ту же работу совершает быстрее, чем рабочий, а трактор — быстрее чем лошадь. Быстроту выполнения работы характеризуют особой величиной, называемой мощностью.

Мощность равна отношению работы ко времени, за которое она была совершена.

Чтобы вычислить мощность, надо работу разделить на время, в течение которого совершена эта работа.
мощность = работа/время.

или

N = A/t,

где N — мощность, A — работа, t — время выполненной работы.

Мощность — величина постоянная, когда за каждую секунду совершается одинаковая работа, в других случаях отношение A/t определяет среднюю мощность:

Nср = A/t .
За единицу мощности приняли такую мощность, при которой в 1 с совершается работа в Дж.

Эта единица называется ваттом (Вт) в честь еще одного английского ученого Уатта.

Итак,

1 ватт = 1 джоуль/ 1 секунда, или 1 Вт = 1 Дж/с .

Ватт (джоуль в секунду) — Вт ( 1 Дж/с).

В технике широко используется более крупные единицы мощности — киловатт (кВт), мегаватт (МВт) .

1 МВт = 1 000 000 Вт

1 кВт = 1000 Вт

1 мВт = 0,001 Вт

1 Вт = 0,000001 МВт

1 Вт = 0,001 кВт

1 Вт = 1000 мВт

Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а расход ее — 120 м3 в минуту.

Запишем условие задачи и решим ее.

Дано:

h = 25 м

V = 120 м3

ρ = 1000 кг/м3

t = 60 c

g = 9,8 м/с2

Решение:

Масса падающей воды: m = ρV,

m = 1000 кг/м3 · 120 м3 = 120 000 кг (12 · 104 кг).

Сила тяжести, действующая на воду:

F = gm,

F = 9.8 м/с2 · 120 000 кг ≈ 1 200 000 Н (12 · 105 Н)

Работа, совершаемая потоком в минуту:

A = Fh,

А — 1 200 000 Н · 25 м = 30 000 000 Дж (3 · 107 Дж).

Мощность потока: N = A/t,

N = 30 000 000 Дж / 60 с = 500 000 Вт = 0,5 МВт.

N — ?

Ответ: N = 0.5 МВт.

Различные двигатели имеют мощности от сотых и десятых долей киловатта (двигатель электрической бритвы, швейной машины) до сотен тысяч киловатт (водяные и паровые турбины).

Таблица 5.

Мощность некоторых двигателей, кВт.

Вид транспортного средства Мощность двигателя Вид транспортного средства Мощность двигателя
Автомобиль «Волга — 3102» 70 Ракета-носитель космического корабля
Самолет Ан-2 740
Дизель тепловоза ТЭ10Л 2200 «Восток» 15 000 000
Вертолет Ми — 8 2×1100 «Энергия» 125 000 000

На каждом двигателе имеется табличка (паспорт двигателя), на которой указаны некоторые данные о двигателе, в том числе и его мощность.

Мощность человека при нормальный условиях работы в среднем равна 70-80 Вт. Совершая прыжки, взбегая по лестнице, человек может развивать мощность до 730 Вт, а в отдельных случаях и еще бóльшую.

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу, совершаемую этим двигателем в течение какого-нибудь промежутка времени.

Из формулы N = A/t следует, что

A = Nt.

Чтобы вычислить работу, необходимо мощность умножить на время, в течение которого совершалась эта работа.

Пример. Двигатель комнатного вентилятора имеет мощность 35 Вт. Какую работу он совершает за 10 мин?

Запишем условие задачи и решим ее.

Дано:

N = 35 Вт

t = 10 мин

A = ?

Си 600 с.

Решение:

A = Nt,

A = 35 Вт * 600с = 21 000 Вт* с = 21 000 Дж = 21 кДж.

Ответ A = 21 кДж.

Простые механизмы.

С незапамятных времен человек использует для совершения механической работы различные приспособления.

Prostiye mechanizmy.jpg

Каждому известно, что тяжелый предмет (камень, шкаф, станок), который невозможно сдвинуть руками, можно сдвинуть с помощью достаточно длинной палки — рычага.

Drevniye egiptyane.jpg

На данный момент считается, что с помощью рычагов три тысячи лет назад при строительстве пирамид в Древнем Египте передвигали и поднимали на большую высоту тяжелые каменные плиты.

Во многих случаях, вместо того, чтобы поднимать тяжелый груз на некоторую высоту, его можно вкатывать или втаскивать на ту же высоту по наклонной плоскости или поднимать с помощью блоков.

Приспособления, служащие для преобразования силы, называются механизмами.

К простым механизмам относятся: рычаги и его разновидности — блок, ворот; наклонная плоскость и ее разновидности — клин, винт. В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т. е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.

Простые механизмы имеются и в бытовых, и во всех сложных заводских и фабричных машинах, которые режут, скручивают и штампуют большие листы стали или вытягивают тончайшие нити, из которых делаются потом ткани. Эти же механизмы можно обнаружить и в современных сложных автоматах, печатных и счетных машинах.

Рычаг. Равновесие сил на рычаге.

Рассмотрим самый простой и распространенный механизм — рычаг.

Rychag ravnovesiye na rychage 1.jpg

Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

На рисунках показано, как рабочий для поднятия груза в качестве рычага, использует лом. В первом случае рабочий с силой F нажимает на конец лома B, во втором — приподнимает конец B.

Рабочему нужно преодолеть вес груза P — силу, направленную вертикально вниз. Он поворачивает для этого лом вокруг оси, проходящей через единственную неподвижную точку лома — точку его опоры О. Сила F, с которой рабочий действует на рычаг, меньше силы P, таким образом, рабочий получает выигрыш в силе. При помощи рычага можно поднять такой тяжелый груз, который своими силами поднять нельзя.

На рисунке изображен рычаг, ось вращения которого О (точка опоры) расположена между точками приложения сил А и В. На другом рисунке показана схема этого рычага. Обе силы F1 и F2, действующие на рычаг, направлены в одну сторону.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы.

Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы. На рисунке показано, что ОА — плечо силы F1; ОВ — плечо силы F2 . Силы, действующие на рычаг могут повернуть его вокруг оси в двух направлениях: по ходу или против хода часовой стрелки. Так, сила F1 вращает рычаг по ходу часовой стрелки, а сила F2 вращает его против часовой стрелки.

Rychag ravnovesiye na rychage 2.jpg

Условие, при котором рычаг находится в равновесии под действием приложенных к нему сил, можно установить на опыте. При этом надо помнить, что результат действия силы, зависит не только от ее числового значения (модуля), но и от того, в какой точке она приложена к телу, или как направлена.

К рычагу (см рис.) по обе стороны от точки опоры подвешиваются различные грузы так, что каждый раз рычаг оставался в равновесии. Действующие на рычаг силы, равны весам этих грузов. Для каждого случая измеряются модули сил и их плечи. Из опыта изображенного на рисунке 154, видно, что сила 2 Н уравновешивает силу 4 Н. При этом, как видно из рисунка, плечо меньшей силы в 2 раза больше плеча большей силой.

На основании таких опытов было установлено условие (правило) равновесия рычага.

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

Это правило можно записать в виде формулы:

F1/F2 = l2/l1,

где F1 и F2— силы, действующие на рычаг, l1 и l2, — плечи этих сил (см. рис.).

Правило равновесия рычага было установлено Архимедом около 287 — 212 гг. до н. э. (но ведь в прошлом параграфе говорилось, что рычаги использовались египтянами? Или тут важную роль играет слово «установлено»?)

Из этого правила следует, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага бóльшую силу. Пусть одно плечо рычага в 3 раза больше другого (см рис.). Тогда, прикладывая в точке В силу, например, в 400 Н, можно поднять камень весом 1200 Н. Что0бы поднять еще более тяжелый груз, нужно увеличить длину плеча рычага, на которое действует рабочий.

Пример. С помощью рычага рабочий поднимает плиту массой 240 кг (см рис. 149). Какую силу прикладывает он к большему плечу рычага, равному 2,4 м, если меньшее плечо равно 0,6 м?

Запишем условие задачи, и решим ее.

Дано:

m = 240 кг

g =9,8 Н/кг

l1 = 2,4 м

l2 =0,6 м

Решение:

По правилу равновесия рычага F1/F2 = l2/l1, откуда F1 = F2 l2/l1, где F2 = Р — вес камня. Вес камня asd = gm, F = 9,8 Н · 240 кг ≈ 2400 Н

Тогда, F1 = 2400 Н · 0,6/2,4 = 600 Н.

F — ?

Ответ : F1 = 600 Н.

В нашем примере рабочий преодолевает силу 2400 Н, прикладывая к рычагу силу 600 Н. Но при этом плечо, на которое действует рабочий, в 4 раза длиннее того, на которое действует вес камня (l1 : l2 = 2,4 м : 0,6 м = 4).

Применяя правило рычага, можно меньшей силой уравновесить бóльшую силу. При этом плечо меньшей силы должно быть длиннее плеча большей силы.

Момент силы.

Вам уже известно правило равновесия рычага:

F1 / F2 = l2 / l1,

Пользуясь свойством пропорции (произведение ее крайних членов, равно произведению ее средних членов), запишем его в таком виде:

F1l1 = F2l2 .

В левой части равенства стоит произведение силы F1 на ее плечо l1, а в правой — произведение силы F2 на ее плечо l2 .

Произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо называется моментом силы; он обозначается буквой М. Значит,

M = Fl.

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

Это правило, называемое правилом моментов, можно записать в виде формулы:

М1 = М2

Действительно, в рассмотренном нами опыте, (§ 56) действующие силы были равны 2 Н и 4 Н, их плечи соответственно составляли 4 и 2 давления рычага, т. е. моменты этих сил одинаковы при равновесии рычага.

Момент силы, как и всякая физическая величина, может быть измерена. За единицу момента силы принимается момент силы в 1 Н, плечо которой ровно 1 м.

Эта единица называется ньютон-метр (Н · м).

Момент силы характеризует действие силы, и показывает, что оно зависит одновременно и от модуля силы, и от ее плеча. Действительно, мы уже знаем, например, что действие силы на дверь зависит и от модуля силы, и от того, где приложена сила. Дверь тем легче повернуть, чем дальше от оси вращения приложена действующая на нее сила. Гайку, лучше отвернуть длинным гаечным ключом, чем коротким. Ведро тем легче поднять из колодца, чем длиннее ручка вóрота, и т. д.

Рычаги в технике, быту и природе.

Правило рычага (или правило моментов) лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.

Nozhnicy metall.jpg

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницыэто рычаг (рис), ось вращения которого, происходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы. Противодействующей силой F2 — сила сопротивления такого материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки. Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии. Ножницы для резки листового металла (рис.) имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянии режущей части и оси вращения в кусачках (рис.), предназначенных для перекусывания проволоки.

Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пианино — все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.

Примеры применения рычагов — это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т. д.

На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рис.). Учебные весы, изображенные на рисунке 48 (с. 42), действуют как равноплечий рычаг. В десятичных весах плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу гирь на 10.

Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов автомобилей также основано на правиле рычага.

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, руки, ноги, челюсти. Много рычагов можно найти в теле насекомых (прочитав книгу про насекомых и строение их тела), птиц, в строении растений.

Применение закона равновесия рычага к блоку.

Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускается веревка, трос или цепь.

Podvizhniy s podvizhnym.jpg

Неподвижным блоком называется такой блок, ось которого закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается (рис).

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса (рис): ОА = ОВ = r. Такой блок не дает выигрыша в силе. (F1 = F2), но позволяет менять направление действие силы.
Подвижный блок — это блок. ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рис.). На рисунке показан соответствующий ему рычаг: О — точка опоры рычага, ОА — плечо силы Р и ОВ — плечо силы F. Так как плечо ОВ в 2 раза больше плеча ОА, то сила F в 2 раза меньше силы Р:

F = P/2 .

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Это можно доказать и пользуясь понятием момента силы. При равновесии блока моменты сил F и Р равны друг другу. Но плечо силы F в 2 раза больше плеча силы Р, а, значит, сама сила F в 2 раза меньше силы Р.

Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рис.). Неподвижный блок применяется только для удобства. Он не дает выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы. Например, позволяет поднимать груз, стоя на земле. Это пригождается многим людям или рабочим. Тем не менее, он даёт выигрыш в силе в 2 раза больше обычного!

Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики.

Рассмотренные нами простые механизмы применяются при совершении работы в тех случаях, когда надо действием одной силы уравновесить другую силу.

Izmereniye blok sravneniye.jpg

Естественно, возникает вопрос: давая выигрыш в силе или пути, не дают ли простые механизмы выигрыша в работе? Ответ на поставленный вопрос можно получить из опыта.

Уравновесив на рычаге две какие-нибудь разные по модулю силы F1 и F2 (рис.), приводим рычаг в движение. При этом оказывается, что за одно и то же время точка приложения меньшей силы F2 проходит больший путь s2 , а точка приложения большей силы F1 — меньший путь s1. Измерив эти пути и модули сил, находим, что пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам:

s1 / s2 = F2 / F1.

Таким образом, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но при этом во столько же раз проигрываем в пути.

Произведение силы F на путь s есть работа. Наши опыты показывают, что работы, совершаемые силами, приложенными к рычагу, равны друг другу:

F1 s1 = F2 s2, т. е. А1 = А2.

Итак, при использовании рычага выигрыша в работе не получится.

Пользуясь рычагом, мы можем выиграть или в силе, или в расстоянии. Действуя же силой на короткое плечо рычага, мы выигрываем в расстоянии, но во столько же раз проигрываем в силе.

Существует легенда, что Архимед, восхищенный открытием правила рычага, воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!».

Конечно, Архимед не мог бы справиться с такой задачей, если бы даже ему и дали бы точку опоры (которая должна была бы быть вне Земли) и рычаг нужной длины.

Для подъема земли всего на 1 см длинное плечо рычага должно было бы описать дугу огромной длины. Для перемещения длинного конца рычага по этому пути, например, со скоростью 1 м/с, потребовались бы миллионы лет!

Не дает выигрыша в работе и неподвижный блок, в чем легко убедиться на опыте (см. рис.). Пути, проходимые точками приложения сил F и F, одинаковы, одинаковы и силы, а значит, одинаковы и работы.

Можно измерить и сравнить между собой работы, совершаемые с помощью подвижного блока. Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h, необходимо конец веревки, к которому прикреплен динамометр, как показывает опыт (рис.), переместить на высоту 2h.

Таким образом, получая выигрыш в силе в 2 раза, проигрывают в 2 раза в пути, следовательно, и подвижный блок, на дает выигрыша в работе.

Многовековая практика показала, что ни один из механизмов не дает выигрыш в работе. Применяют же различные механизмы для того, чтобы в зависимости от условий работы выиграть в силе или в пути.

Уже древним ученым было известно правило, применимое ко всем механизмом: во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии. Это правило назвали «золотым правилом» механики.

Коэффициент полезного действия механизма.

Рассматривая устройство и действие рычага, мы не учитывали трение, а также вес рычага. в этих идеальных условиях работа, совершенная приложенной силой (эту работу мы будем называть полной), равна полезной работе по подъему грузов или преодоления какого — либо сопротивления.

На практике совершенная с по

Измерение механической мощности, разновидность единиц измерения

С понятием мощность (М) связана продуктивность работы того или иного механизма, машины или двигателя. М можно определить как объём работы, выполненный в единицу времени. То есть М равна отношению работы к затраченному времени на её выполнение. В общепринятой международной системе единиц (СИ) единой единицей измерения М является ватт. Наряду с этим до сих пор альтернативным показателем М остаётся по-прежнему лошадиная сила (л.с.). Во многих странах мира принято измерять М двигателей внутреннего сгорания в л.с., а М электродвигателей – в ваттах.

Что такое мощность

Что такое мощность

Разновидности ЕИМ

По мере развития научно-технического прогресса появлялось большое количество разнообразных единиц измерения мощности (ЕИМ). Среди них на сегодня востребованы такие, как Вт, кгсм/с, эрг/с и л.с. Чтобы не вносить путаницу при переходе из одной системы измерения в другую, была составлена следующая таблица ЕИМ, в чём измеряется реальная мощность.

Таблицы соотношений между ЕИМ

ЕИМ Вт кгсм/с эрг/с л.с.
1 Вт 1 0,102 10^7 1,36 х 10^-3
1 килоВт 10^3 102 10^10 1,36
1 мегаВт 10^6 102 х 10^3 10^13 1,36 х 10^3
1 кгсм в секунду 9,81 1 9,81 х 10^7 1,36 х 10^-2
1 эрг в секунду 10^-7 1,02 х 10^-8 1 1,36 х 10^-10
1 л.с. 735,5 75 7,355 х 10^9 1

Измерение М в механике

Все тела в реальном мире приводятся в движение приложенной к ним силой. Воздействие на тело одного или нескольких векторов называют механической работой (Р). Например, сила тяги автомобиля приводит его в движение. Этим самым совершается механическая Р.

С научной точки зрения Р является физическая величина «А», определяемая произведением величины силы «F», расстояния перемещения тела «S» и косинуса угла между векторами этих двух величин.

Формула работы выглядит так:

A = F х S х cos (F, S).

Автор термина «Работа»

Автор термина «Работа»

М «N» в данном случае будет определяться отношением величины работы к периоду времени «t», в течение которого силы воздействовали на тело. Следовательно, формула, определяющая М, будет такой:

N = A/ t.

Механическая М двигателя

Физическая величина М в механике характеризует возможности различных двигателей. В автомобилях М двигателя определяется объёмом камер сгорания жидкого топлива. М мотора – это работа (количество вырабатываемой энергии) в единицу времени. Двигатель во время своего функционирования преобразует один вид энергии в другой потенциал. В данном случае мотор переводит тепловую энергию от сгорания топлива в кинетическую энергию крутящего движения.

Важно знать! Основным показателем М двигателя является максимальный крутящий момент.

Именно крутящий момент создаёт силу тяги мотора. Чем выше этот показатель, тем больше М агрегата.

В нашей стране М силовых агрегатов рассчитывают в лошадиных силах. Во всём мире происходит тенденция расчёта М в Вт. Сейчас уже силовую характеристику указывают в документации сразу в двух измерениях в л.с. и киловаттах. В какой единице измерять М, определяет сам производитель силовых электрических и механических установок.

Что такое лошадиная сила

Что такое лошадиная сила

М электричества

Электрическая М характеризуется скоростью преобразования электрической энергии в механическую, тепловую или световую энергию. Согласно Международной системе СИ, ватт – эта ЕИМ, в чём измеряется полная мощность электричества.

Мощность электрического тока

Вт определяется отношением работы силы тока (Джоуль) и количеством времени (секунд):

1 Вт = 1 Дж/1 сек.

Иначе М электрического тока выражают в системе СИ.

Определение единицы мощности – ватта

Определение единицы мощности – ватта

В Вт измеряют М от электролампочек до энергоблоков атомных электростанций. В системе СИ приняты такие ЕИМ электричества, как ватт, киловатт и мегаватт.

Видео

Оцените статью:

В_чем_измеряется_механическая_мощность

В системе СИ единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

Другой распространённой единицей измерения мощности является лошадиная сила.

Соотношения между единицами мощности

Единицы Вт кВт МВт кгс·м/с эрг/с л. с.
1 ватт 1 10 -3 10 -6 0,102 10 7 1,36·10 -3
1 киловатт 10 3 1 10 -3 102 10 10 1,36
1 мегаватт 10 6 10 3 1 102·10 3 10 13 1,36·10 3
1 килограмм-сила-метр в секунду 9,81 9,81·10 -3 9,81·10 -6 1 9,81·10 7 1,33·10 -2
1 эрг в секунду 10 -7 10 -10 10 -13 1,02·10 -8 1 1,36·10 -10
1 лошадиная сила [2] 735,5 735,5·10 -3 735,5·10 -6 75 7,355·10 9 1

Мощность в механике

Если на движущееся тело действует сила, то эта сила совершает работу. Мощность в этом случае равна скалярному произведению вектора силы на вектор скорости, с которой движется тело:

F — сила, v — скорость, α — угол между вектором скорости и силы.

Частный случай мощности при вращательном движении:

M — момент, — угловая скорость, — число пи, n — частота вращения (об/мин).

Электрическая мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

S — Полная мощность, ВА

P — Активная мощность, Вт

Q — Реактивная мощность, ВАр

Приборы для измерения мощности

Примечания

  1. Большая Советская энциклопедия
  2. «метрическая лошадиная сила»

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Мощность (физика)» в других словарях:

ФИЗИКА — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, св ва и строение материи и законы её движения. Понятия Ф. и её законы лежат в основе всего естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количеств … Физическая энциклопедия

Физика — Примеры разнообразных физических явлений Физика (от др. греч. φύσις … Википедия

Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия

Физика высоких плотностей энергии — Физика высоких плотностей энергий (англ. High Energy Density Physics, HED Physics) раздел физики на стыке физики конденсированного состояния и физики плазмы, занимающийся изучением систем, имеющих высокую плотность энергии. Под высокой … Википедия

Электрическая мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность … Википедия

Реактивная мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока … Википедия

Интенсивность (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Интенсивность. Интенсивность Размерность MT−3 Единицы измерения СИ Вт/м² … Википедия

Варметр — Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия

Измеритель мощности — Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия

Мощности измеритель — Ваттметр (ватт + гр. μετρεω измеряю) измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала. Содержание 1 Классификация 2 Ваттметры низкой частоты и постоянного тока … Википедия

Ещё в 18 веке мощность стали считать в лошадиных силах. До сих пор эта физическая величина употребляется для обозначения силы двигателей. Рядом с показателем мощности двигателя внутреннего сгорания в ваттах продолжают писать значение в л.с.

Мощность как физическая величина, формула мощности

Значение, показывающее, как быстро происходят преобразование, трансляция или потребление энергии в какой-либо системе, – мощность. Для характеристик энергетических условий важно, насколько быстро выполняется процесс. Работа, реализуемая в единицу времени, именуется мощностью:

где:

Можно учитывать отдельно мощность в механике и электрическую мощность.

Чтобы получить ответ на вопрос: в чем измеряется механическая мощность, рассматривают действие силы на движущееся тело. Сила проделывает работу, мощность в таком случае определяется по формуле:

где:

При вращательном движении эту величину определяют с учётом момента силы и частоты вращения, «об./мин.».

Зависимость между электрическим током и мощностью

В электротехнике работой будет U – напряжение, которое перемещает 1 кулон, количество перемещаемых в единицу времени кулонов – это ток (I). Мощность электротока или электрическую мощность P получают, умножив ток на напряжение:

Это полная работа, выполненная за 1 секунду. Зависимость здесь прямая. Изменяя ток или напряжение, изменяют мощность, расходуемую устройством.

Одинакового значения Р добиваются, варьируя одну из двух величин.

Определение единицы измерения мощности тока

Единица измерения мощности тока носит имя Джеймса Ватта, шотландского инженера-механика. 1 Вт – это мощность, которую вырабатывает ток 1 А при разности потенциалов 1 В.

К примеру, источник при напряжении 3,5 В создаёт в цепи ток 0,2 А, тогда мощность тока получится:

P = U*I = 3,5*0,2 = 0,7 Вт.

Внимание! В механике мощность принято изображать буквой N, в электротехнике – буквой P. В чем измеряется n и P? Независимо от обозначения, это одна величина, и измеряется она в ваттах «Вт».

Ватт и другие единицы измерения мощности

Говоря о том, в чем измеряется мощность, необходимо знать, о чём идёт речь. Ватт – это величина, соответствующая 1 Дж/с. Она принята в Международной Системе Единиц. В каких единицах ещё измеряется мощность? Раздел науки астрофизика работает с единицей под названием эрг/с. Эрг – очень маленькая величина, равная 10-7 Вт.

Ещё одна, поныне распространённая, единица из этого ряда – «лошадиная сила». В 1789 году Джеймс Ватт подсчитал, что груз весом 75 кг из шахты может вытащить одна лошадь и сделать это со скоростью 1 м/с. Исходя из подсчёта такой трудоёмкости, мощность двигателей допускается измерить этой величиной в соотношении:

Интересно. Американцы и англичане считают, что 1 л.с. = 745.7 Вт, а русские – 735.5 Вт. Спорить, кто прав, а кто нет, не имеет смысла, так как мера эта внесистемная и не должна быть использована. Международная организация законодательной метрологии рекомендует изъять её из обращения.

В России при расчёте полиса КАСКО или ОСАГО используют эти данные силового агрегата автомобиля.

Формула взаимосвязи между мощностью, напряжением и силой тока

В электротехнике работу рассматривают как некоторое количество энергии, отдаваемое источником питания на действие электроприбора в период времени. Поэтому электрическая мощность есть величина, описывающая быстроту трансформации или передачи электроэнергии. Её формула для постоянного тока выглядит так:

где:

  • U – напряжение, В;
  • I – сила тока, А.

Для некоторых случаев, пользуясь формулой закона Ома, мощность можно вычислить, подставив значение сопротивления:

P = I*2*R, где:

  • I – сила тока, А;
  • R – сопротивление, Ом.

В случае расчётов мощности цепей переменного тока придётся столкнуться с тремя видами:

  • активная её формула: P = U*I*cos ϕ, где – коэффициент угла сдвига фаз;
  • реактивная рассчитывается: Q = U*I*sin ϕ ;
  • полная представлена в виде: S = √P2 + Q2, гдe P – aктивная, а Q2 – реактивная.

Расчёты для однофазной и трёхфазной цепей переменного тока выполняются по разным формулам.

Важно! Потребители электроэнергии на предприятиях в большинстве асинхронные двигатели, трансформаторы и другие индуктивные приёмники. При работе они используют реактивную мощность, а та, протекая по линиям электропередач, приводит ЛЭП к дополнительной нагрузке. Чтобы повысить качество энергии, используют компенсацию реактивной энергии в виде конденсаторных установок.

Приборы для измерения электрической мощности

Провести измерения мощности позволяет ваттметр. У него две обмотки. Одна включается в цепь последовательно, как амперметр, вторая параллельно, как вольтметр. В установках электроэнергетики ваттметры определяют значения в киловатт-час «кВт*час». В измерениях нуждается не только электрическая, а также лазерная энергия. Приборы, способные измерять этот показатель, изготавливаются как стационарного, так и переносного исполнения. С их помощью оценивают уровень лазерных излучений оборудования, применяющего этот вид энергии. Один из портативных измерителей – LP1, японского производителя. LP1 разрешает напрямую определять значения силы светового излучения, к примеру, в визуальном пятне оптических устройств проигрывателей DVD.

Мощность в бытовых электрических приборах

Для нагрева металла нити накаливания лампочки, увеличения температуры рабочей поверхности утюга или иного бытового прибора, тратится определённое количество электроэнергии. Её величину, отбираемую нагрузкой за час, считают потребляемой мощностью этого аппарата.

Внимание! Если на лампочке написано «40 W, 230 V», это значит, что за 1 час она потребляет из сети переменного тока 40 Вт. Зная количество лампочек и параметры, подсчитывают, сколько энергии тратится на освещение комнат в месяц.

Как перевести ватты

Так как ваттвеличина маленькая, в быту оперируют киловаттами, пользуются системой перевода величин:

  • 1 Вт = 0,001 кВт;
  • 10 Вт = 0,01 кВт;
  • 100 Вт = 0,1 кВт;
  • 1000 Вт = 1 кВт.

Мощность некоторых электрических приборов, Вт

Средние значения потребления электроэнергии бытовых устройств:

  • плиты – 110006000 Вт;
  • холодильники – 150-600 Вт;
  • стиральные машины – 1000-3000 Вт;
  • пылесосы – 1300-4000 Вт;
  • электрочайники – 2000-3000 Вт.

Параметры каждого бытового прибора указываются в паспорте, а также обозначаются на корпусе. Там определены точные значения для информации потребителя.

Видео

Мощность — физическая величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение которого она произведена.

Другими словами, мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени (в СИ — за 1 с). Мощность определяется формулой:

.

где N — мощность, А — работа, совершенная за время М. Подставив в формулу вместо работы А ее выражение , получим:

.

Мощность равна произведению модулей векторов силы и скорости на косинус угла между этими векторами.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах (Вт). Один ватт (1 Вт) — это такая мощность, при которой за 1 с совершается работа 1 Дж: 1 Вт = 1 Дж/с.

Эта единица названа в часть английского изобретателя Дж. Ватта (Уатта), построившего пер­вую паровую машину. Сам Дж. Ватт (1736-1819) пользовался другой единицей мощности — ло­шадиной силой (л. с), которую он ввел для того, чтобы можно было сравнивать работоспособности паровой машины и лошади: 1 л. с. = 735,5 Вт.

В технике часто применяются более крупные единицы мощности — киловатт и мегаватт: 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1000000 Вт.

Вопрос 9

      Механическая работа и мощность. Единицы измерения работы и мощности.

Краткий ответ

   Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы  и вектором перемещения (или скорости).

   A = Fs cos α

   Обозначения:

A — Механическая работа

F — Сила, действующая на тело

S — Перемещение, которое тело совершает под действием силы

a — Угол между направлением действия силы и вектором перемещения

   Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю.

   В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).

   [1 Дж=1 Н·м]

   Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.

   Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:

N=A/t

   В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт)

   Внесистемная единица мощности 1 л.с.=735 Вт

Развернутый ответ

   Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы.

   Если на тело действует сила и тело под действием этой силы перемещается, то говорят, что сила совершает работу.

   Механическая работа – это скалярная величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, на модуль перемещения и на косинус угла между вектором силы  и вектором перемещения (или скорости).

A = Fs cos α

   Обозначения:

A — Механическая работа

F — Сила, действующая на тело

S — Перемещение, которое тело совершает под действием силы

a — Угол между направлением действия силы и вектором перемещения

   В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на перемещении 1 м в направлении действия силы.

   [1 Дж=1 Н·м]

   Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю.

   1) Если направление силы совпадает с направлением движения тела, т.е.α = 0, cos α = 1  то

A=F·S

   2) Если сила направлена перпендикулярно к направлению движения тела, т.е. α = 90º, cos α = 0  то

A = 0

   Следовательно, если тело перемещается в направлении, перпендикулярном к направлению действия силы, то сила не производит работы.

   3) Если угол между направлением силы и направлением движения тупой, т.е. α > 90º, cos α < 0  то

A=-F·S·cosa

4) Если перемещение происходит в сторону, противоположную направлению вектора силы, т.е. α = 180 º, cos α = -1  то

A=-F·S

   Например, работа силы сопротивления отрицательна.

   Графически работа определяется по площади криволинейной фигуры под графиком Fs(x)

   Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью.

   Мощность N – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:

N=A/t

   В Международной системе (СИ) единица мощности называется ватт (Вт). Ватт равен мощности силы, совершающей работу в 1 Дж за время 1 с.

   Внесистемная единица мощности 1 л.с.=735 Вт

Связь между мощностью и скоростью при равномерном движении:

   N=A/t  так как   A=FScosα      тогда   N=(FScosα)/t, но S/t = v   следовательно

   N=Fvcos α 

   В технике используются единицы работы и мощности:

   1 Вт·с = 1 Дж;     1Вт·ч = 3,6·103 Дж;      1кВт·ч = 3,6·106 Дж

определение, формула расчета, единица измерения. — КиберПедия

Мощность — физическая величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение которого она произведена.

Другими словами, мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени (в СИ — за 1 с). Мощность определяется формулой:

 

.

 

где N — мощность, А — работа, совершенная за время М. Подставив в формулу вместо работы А ее выражение , получим:

Мощность равна произведению модулей векторов силы и скорости на косинус угла между этими векторами.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах (Вт). Один ватт (1 Вт) — это такая мощность, при которой за 1 с совершается работа 1 Дж: 1 Вт = 1 Дж/с.

Эта единица названа в часть английского изобретателя Дж. Ватта (Уатта), построившего пер­вую паровую машину. Сам Дж. Ватт (1736-1819) пользовался другой единицей мощности — ло­шадиной силой (л. с), которую он ввел для того, чтобы можно было сравнивать работоспособности паровой машины и лошади: 1 л. с. = 735,5 Вт.

В технике часто применяются более крупные единицы мощности — киловатт и мегаватт: 1 кВт = 1000 Вт, 1 МВт = 1000000 Вт.

Основные положения молекулярно-кинетической энергии и их опытные обоснования.

· Все тела состоят из частиц – атомов, молекул, ионов.

· Все частицы находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении.

· Между частицами любого тела существуют силы взаимодействия – притяжения и отталкивания.

Таким образом, в молекулярно-кинетической теории объектом исследования является система, состоящая из большого количества частиц – макросистема. Для объяснения поведения такой системы законы механики не применимы. Поэтому основным методом исследования является статистический методизучения свойств вещества.

Для объяснения и предсказания явлений важно знатьосновные характеристики молекул:

Размеры

Оценка размера молекулы может быть сделана как размер кубика a в котором содержится одна молекула, исходя из плотности твердых или жидких веществ и массы одной молекулы:

Масса молекулОтношение массы вещества m к числу молекул N в данном веществе:

Относительная молекулярная массаОтношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода:

Количество вещества

Количество вещества равно отношению числа частиц N в теле (атомов – в атомарном веществе, молекул – в молекулярном) к числу молекул в одном моле веществаNА:

Постоянная Авогадро

Количество молекул, содержащихся в 1 моль вещества.

Молярная масса

Молярной массой вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моля.


В Международной системе единиц молярная масса вещества выражается в кг/моль.

Взаимодействие (количественно на основе опытов)

Для взаимодействия молекул характерно одновременно и притяжение, и отталкивание: на расстояниях r<r0доминирует отталкивание, на расстоянииr>r0 – притяжение, причем оно быстро убывает. На расстоянииr0 система двух молекул обладает минимумом потенциальной энергии (сила взаимодействия равна нулю) – это состояние устойчивого равновесия

Молекулярно-кинетическая теория дает возможность понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. С точки зрения МКТ агрегатные состояния различаются по значению среднего расстояния между молекулами и характеру движения молекул друг относительно друга.

Основные положения молекулярно-кинетической теории неоднократно подтверждались различными физическими экспериментами. Например, исследованием:

Диффу́зия — процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. В некоторых ситуациях одно из веществ уже имеет выравненную концентрацию и говорят о диффузии одного вещества в другом. При этом перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией (вдоль вектора градиента концентрации).

Механическая мощность — Energy Education

Рис. 1. Потребляемая мощность в тепловом двигателе измеряется в МВт, а выходная мощность, полученная в виде электричества, измеряется в МВт. [1] Отношение выходной мощности к входящей — это КПД. Рис. 2. Реактивная турбина может выполнять большой объем работы за короткий промежуток времени, поэтому имеет высокую механическую мощность. [2]

Механическая мощность означает скорость, с которой может выполняться работа. Это выходная мощность, а не входная мощность (см. Рисунок 1).Потребляемая мощность относится к тому, насколько быстро энергия топлива преобразуется в энергию для использования в автомобиле. Напротив, выходная мощность — это скорость, с которой двигатель может работать, получая энергию от топлива. Скорость, с которой двигатель использует топливо, — это тепловая мощность. Механическая мощность — это скорость, с которой механическая энергия может быть доставлена ​​в систему. Напомним, что мощность — это передача энергии за определенный промежуток времени.

Механическая мощность часто измеряется в лошадиных силах, хотя иногда она измеряется в ваттах.Некоторые примеры:

  • Двигатель авто
  • Двигатель самолета (см. Рисунок 2)
  • Использование крана для подъема тяжелых предметов

Если механическая мощность исходит от теплового двигателя, такого как электростанция, она ограничена вторым законом термодинамики, а максимальное количество механической мощности определяется КПД Карно. [3] Механическая мощность ветряной турбины также ограничена, хотя и в совершенно другом аспекте, пределом Беца. [4]

Простые машины идеализированы как без потерь. Это означает, что они не теряют энергии при манипулировании силами. Таким образом, механическая мощность сохраняется на протяжении всего срока ее вывода, и это позволяет легко анализировать их с точки зрения механического преимущества. [5]

Посетите Hyperphysics для получения дополнительной информации о работе и власти.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

  1. Сделано внутри команды энциклопедии
  2. ↑ Марк Хиллари, Flickr [Online], Доступно: https: // www.flickr.com/photos/markhillary/2427920269/in/photostream/
  3. ↑ Р. Д. Найт, «Пределы эффективности» в Физика для ученых и инженеров: стратегический подход, 3-е изд. Сан-Франциско, США: Pearson Addison-Wesley, 2008, глава 19, раздел 5, стр. 540-542
  4. ↑ WindPower Program, The Betz limit [Online], Доступно: http://www.wind-power-program.com/betz.htm
  5. ↑ Explai

Механические свойства — инструменты для нанотехнологий

Измерение и понимание механического отклика имеет решающее значение для исследования материалов, разработки продуктов и управления процессами.Механический отклик этих материалов зависит от сценариев применения, а также от химического состава материала. Основными параметрами, которые считаются для измерения этих механических свойств, являются нагрузка (P), скорость нагружения (Ṗ) или скорость деформации (), время нагружения (t).

Традиционно механические свойства определялись по кривой зависимости деформации от нагрузки, создаваемой приложенной нагрузкой, но наноиндентирование оказалось гораздо более продвинутым, обеспечивая множество свойств, таких как твердость, модуль упругости, по результатам одного теста менее чем за секунду.Некоторые общие термины, используемые в механических испытаниях, — это напряжение, деформация, предел текучести. Напряжение (σ) — мгновенная нагрузка, приложенная к образцу, деленная на его площадь поперечного сечения до любой деформации. Деформация (ε) — это изменение расчетной длины образца, деленное на его исходную расчетную длину. Предел текучести y ) — это напряжение в точке, где материал больше не реагирует упруго, называемое пределом текучести.

Из фундаментальных данных определяются механические свойства:

  • Модуль упругости
  • Твердость
  • Комплексный модуль упругости для вязкоупругих материалов
  • Вязкость разрушения

The Hooke Схема кривой напряжения-деформации с упругими и пластическими областями до разрушения.

Модуль упругости

Два механических свойства, модуль упругости и твердость, можно определить с помощью наноиндентирования.

Модуль упругости (E), часто называемый модулем Юнга, представляет собой отношение напряжения (σ) к деформации (ε), когда деформация является полностью упругой. В упругой области напряжение и деформация пропорциональны закону Гука: σ = Eε

Модуль упругости является внутренним свойством материала. На фундаментальном уровне E — это мера прочности связи между атомами.Чем больше модуль, тем жестче материал и меньше деформация. Эластичный отклик непостоянен, поэтому при снятии приложенной нагрузки образец возвращается к своей исходной форме.

Твердость

Твердость (H) — это мера сопротивления материала деформации за счет вдавливания на поверхности. Пластическая деформация вызывается движением дислокаций в атомной структуре материала. Предел текучести материала можно изменить, подавляя движение дислокаций через дефекты, сплавы или границы зерен.

Твердость материала может быть увеличена различными способами, включая упрочнение внедрения или замещения, когда атомы либо добавляются между атомами, либо замещаются в атомной решетке:

Comparison schematics of Interstitial and substitutional hardening Упрочнение внедрения и замещения.

Испытание на микротвердость и наноиндентирование — стандартные методы определения твердости. Дополнительным преимуществом наноиндентирования является обеспечение модуля упругости.

Твердость материала — самый важный параметр при проектировании контактов.Чем тверже материал, тем мягче изнашивается при контакте друг с другом. В механике твердость определяется как сопротивление материала остаточной деформации во время приложения нагрузки.

Традиционно твердость измеряется по относительной шкале, такой как твердость по шкале Мооса или Виккерса. Каждому материалу присваивается числовое значение от 1 до 10 в зависимости от его относительной твердости по шкале Мооса. Последние достижения в технологии наноиндентирования позволяют измерять твердость различных материалов и определять ее в терминах площади отпечатка на материале для данной приложенной нагрузки.Твердость H по методу наноиндентирования рассчитывается как:

The Hardness equation. Hardness is equal to the applied load divided by the indentation area. В наноиндентировании H (твердость) равна P (приложенная нагрузка), деленная на A (площадь вдавливания).

Здесь P — приложенная нагрузка, A — площадь вдавливания. Существуют разные шкалы измерения, основанные на материалах, таких как твердость по Шору, твердость по Виккерсу, твердость по Моосу и твердость по Кнупу, чтобы упомянуть несколько. Все они представляют относительную твердость материала по отношению к стандартному образцу. Наноиндентирование устраняет неоднозначность в различных масштабах, обеспечивая физическое измерение с точки зрения абсолютной твердости.

Absolute hardness measurement depiction.

В отличие от модуля упругости, который является внутренним свойством материалов, твердость демонстрирует размерную зависимость в материалах, у которых приповерхностная твердость отличается от объемной твердости. Непрерывное измерение жесткости — превосходный метод измерения зависимости от глубины для изучения размерного эффекта твердости различных материалов. Зависимость твердости от размера можно понять, сравнив два сплава, состоящих из одного и того же материала, но с разными размерами зерен.Более мелкие зерна приводят к более высокой твердости большинства материалов из-за компактности насадки.

Вязкоупругость

Динамический механический анализ (DMA) используется для полимеров и резиновых материалов с фиксированной геометрией. Колебание применяется во время развертки частоты при повышении температуры. Затем определяется комплексный модуль упругости, модуль накопления и потери, как функция частоты и температуры.

Модуль упругости (E ’) — это мера эластичности полимерного материала.Модуль потерь (E ”) — это мера способности полимера преобразовывать механическую энергию в тепло. Коэффициент потерь, обозначаемый как tan δ, представляет собой отношение E ”к E’.

Когда размер или функция образца требует небольшого объема, для определения E ’и E” используется тест динамического наноиндентирования, аналогичный DMA. Наноиндентирование можно использовать для характеристики более широкого частотного диапазона, чем прямой доступ к памяти. Меньший размер образца может быть нагрет меньше.

Tire cross-section with storage and loss modulus 3D maps from nanoindentation data Поперечное сечение шины с трехмерными картами накопления и модуля потерь по данным наноиндентирования.

Вязкость разрушения

Вязкость разрушения — это свойство сопротивления материала хрупкому разрушению. Поскольку во время обработки материала или компонента невозможно избежать появления дефектов, вязкость разрушения является важным свойством материала. Материалы с высокой вязкостью разрушения будут склонны к вязкому разрушению. Материалы с низкой вязкостью разрушения обычно имеют хрупкое разрушение.

Модели могут использоваться для расчета вязкости разрушения и корреляции с данными наноиндентирования при высоких нагрузках.Обычно эти методы учитывают размер дефекта, геометрию компонента и состояние нагрузки. Вязкость разрушения используется для оценки способности компонента с уже существующими дефектами противостоять разрушению.

Colorized SEM image of fractures on Plasma-spray coated steel. Раскрашенное СЭМ-изображение трещин в стали с плазменным напылением.

Энергия против мощности ?. МОЩНОСТЬ Мощность = скорость использования энергии, измеренная в ваттах (джоулях / сек)

Презентация на тему: «Энергия против мощности ?. МОЩНОСТЬ Мощность = скорость использования энергии, измеряемая в ваттах (джоулях / сек)» — стенограмма презентации:

1

Энергия vs.Сила?

Energy vs. Power

2

МОЩНОСТЬ Мощность = скорость использования энергии, измеряемая в ваттах (джоулях / сек).

POWER Power= the rate at which energy is used measured in watts (joules/sec)

3

1000 Вт = 1 кВт 1 000 000 Вт = 1 МВт Средняя потребляемая мощность 2500 ккал / день США Средний дом … Средняя мощность Жилая солнечная фотоэлектрическая система на крыше (типовая) Tesla Roadster Фотоэлектрическая система Google Большая ветровая турбина Промышленная когенерационная установка (например.грамм. SU) Большая угольная электростанция Атомная электростанция Пиковая потребность в электроэнергии в Калифорнии Общая генерирующая мощность в США Общая первичная энергия в США (95 кварт / год) Общая первичная энергия в мире 100 Вт t = 0,1 кВт t 1,3 кВт 3 кВт 185 кВт 1600 кВт = 1,6 МВт 5 МВт 50 МВт 600 МВт 1000 МВт = 1 ГВт 50 ГВт 1000 ГВт = 1 Терраватт 3,2 ТВт 15 ТВт

1000W= 1 KW 1,000,000 W = 1 MW Average human food 2500 kcal/day U.S.

4

Энергия Энергия = количество или количество фактически выполненной работы. Измеряется в ватт-часах, киловатт-часах и мегаватт-часах Мощность (кВт) = Энергия (кВтч) / Время (час) Энергия (кВтч) = Мощность (кВт) * Время (час)

Energy Energy= Quantity, or amount, of work that is actually done.

5

Если средний дом имеет среднюю мощность 1.3 кВт, сколько энергии используется в год?

If the average home has an average power of 1.3 kW, how much Energy does is use in one year

6

Энергия = Мощность x Время

Energy = Power x Time

7

Если средняя мощность дома составляет 1,3 кВт, сколько энергии используется за один год? Энергия = Мощность x Время = 1,3 кВт x 365 дней x 24 часа 1 день

8

Если средний дом имеет среднюю мощность 1.3 кВт, сколько энергии используется в год? Энергия = Мощность x Время = 1,3 кВт x 365 дней x 24 часа 1 день

9

Если средняя мощность дома составляет 1,3 кВт, сколько энергии используется? Энергия = Мощность x Время = 1,3 кВт x 365 дней x 24 часа 1 день = 11 388 кВтч

10

Если средняя мощность дома составляет 1,3 кВт, сколько энергии используется? Энергия = Мощность x Время = 1.3 кВт x 365 дней x 24 часа 1 день = 11 388 кВтч x 1 МВтч 1000 кВтч

11

Если средняя мощность дома составляет 1,3 кВт, сколько энергии используется за один год? Энергия = Мощность x Время = 1,3 кВт x 365 дней x 24 часа 1 день = 11,388 кВтч x 1 МВтч 1000 кВтч = 11,388 МВтч

12

Если дом lil ’B потреблял 20 MWh электроэнергии в течение одного года, какова средняя мощность его дома? Мощность = Энергия / Время

Измерение мощности | КСБ

Измерение электрической мощности — это метод измерения мощности в цепи, которая выражается в ваттах.В центробежных насосах электрическая мощность измеряется электрическими и механико-электрическими методами.

Измерение электрической мощности для:
  • Постоянный ток: напряжение (В) и ток (I), измеренные с помощью вольтметров и амперметров
  • Однофазный переменный ток: эффективная мощность (P eff ), измеренная с помощью ваттметра
  • Трехфазный ток: два значения мощности (Peff1 и Peff2), измеренные с помощью двух ваттметров (метод двойного ваттметра), общая электрическая мощность рассчитана как
    P eff = P eff1 + P eff2 . См. Рис.1 Измерение мощности

Power measurement: Dual-wattmeter method (Aron configuration; consumer e.g. motor)

Рис.1 Измерение мощности: метод двойного ваттметра (конфигурация Aron; потребитель, например, двигатель)

Эти измерительные функции часто можно объединить в одном (электронном) измерительном приборе с легко читаемым дисплеем. Этот метод двойного ваттметра всегда можно применить, даже для недоступного нейтрального проводника, фазового дисбаланса или колебания мощности.Если нейтральный провод доступен (двигатель с конфигурацией звезды) и фазы сбалансированы, можно измерить единичное значение мощности (P eff1 ), чтобы определить общую электрическую мощность по формуле P eff = 3 ∙ P eff1 .
См. Рис. 2 Измерение мощности.

Power measurement: Simplified measurement with accessible or artificial neutral

Рис.2 Измерение мощности: упрощенное измерение с доступной или искусственной нейтралью

Для определения выходной мощности необходимо знать КПД двигателя (η M ) и, возможно, зубчатой ​​передачи.
Чтобы исключить неопределенности в эффективности двигателя и редуктора, в частности, для частотно-регулируемых приводов, в приводной передаче перед насосом устанавливается прибор для измерения крутящего момента и скорости, особенно во время испытаний в испытательной лаборатории.

Приборы для измерения потребляемой мощности насоса во время испытаний в испытательной лаборатории:
  • Измеритель крутящего момента ступичного типа, см. Рис. 3 Измерение мощности

Power measurement: Power formula for different types of current

Рис.3 Измерение мощности: измеритель крутящего момента ступичного типа

  • Дисковый измеритель крутящего момента, см. Рис.4 Измерение мощности

Power measurement: Disc-type torque meter

Рис.4 Измерение мощности: дисковый измеритель крутящего момента

Эти приборы устанавливаются между двигателем и насосом или между шестерней и насосом как часть муфты или как отдельный прибор. Скорость вращения обычно также поддерживается и измеряется.

Для передачи сигналов доступны различные системы, большинство из которых электронные.Основная задача этой технологии — надежная передача измерительного сигнала от вращающейся системы к стационарной и подача питания на измерительные элементы. Первоначально для этой цели использовались контактные кольца. Однако они очень подвержены сбоям, поэтому в точных системах их заменили бесконтактными передающими устройствами. Последние передают и отображают измерительные сигналы в виде амплитудной или частотной модуляции, в зависимости от системы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *