Что такое нагрузка физика
Мощность
Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).
Определение мощности
Допустим, нам необходимо убрать урожай пшеницы с поля площадью 100 га. Это можно сделать вручную или с помощью комбайна. Очевидно, что пока человек обработает 1 га площади, комбайн успеет сделать намного больше. В данном случае разница между человеком и техникой — именно то, что называют мощностью. Отсюда вытекает первое определение.
Мощность в физике — это количество работы, которая совершается за единицу времени.
Рассмотрим другой пример: между точкой А и точкой Б расстояние 15 км, которое человек проходит за 3 часа, а автомобиль может проехать всего за 10 минут. Понятно, что одно и то же количество работы они сделают за разное время. Что показывает мощность в данном случае? Как быстро или с какой скоростью выполняется некая работа.
В электромеханике данная величина тоже связана со скоростью, а конкретно — с тем, как быстро передается ток по участку цепи. Исходя из этого, мы можем рассмотреть еще одно определение.
Мощность — это скалярная физическая величина, которая характеризует скорость передачи энергии от системы к системе или скорость преобразования, изменения, потребления энергии.
Напомним, что скалярными величинами называются те, значение которых выражается только числом (без вектора направления).
Мощность человека в зависимости от деятельности
Вид деятельности
Мощность, Вт
Бег со скоростью 9 км/ч
Плавание со скоростью 50 м/мин
Как обозначается мощность: единицы измерения
В таблице выше вы увидели обозначение в ваттах, и читая инструкции к бытовой технике, можно заметить, что среди характеристик прибора обязательно указано количество ватт. Это единица измерения механической мощности, используемая в международной системе СИ. Она обозначается буквой W или Вт.
Измерение мощности в ваттах было принято в честь шотландского ученого Джеймса Уатта — изобретателя паровой машины. Он стал одним из родоначальников английской промышленной революции.
В физике принято следующее обозначение мощности: 1 Вт = 1 Дж / 1с.
Это значит, что за 1 ватт принята мощность, необходимая для совершения работы в 1 джоуль за 1 секунду.
В каких единицах еще измеряется мощность? Ученые-астрофизики измеряют ее в эргах в секунду (эрг/сек), а в автомобилестроении до сих пор можно услышать о лошадиных силах.
Интересно, что автором этой последней единицы измерения стал все тот же шотландец Джеймс Уатт. На одной из пивоварен, где он проводил свои исследования, хозяин накачивал воду для производства с помощью лошадей. И Уатт выяснил, что 1 лошадь за секунду поднимает около 75 кг воды на высоту 1 метр. Вот так и появилось измерение в лошадиных силах. Правда, сегодня такое обозначение мощности в физике считается устаревшим.
Одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для поднятия груза в 75 кг за 1 секунду на 1 метр. 🐴
Единицы измерения
1 метрическая лошадиная сила
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.
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.
Вопросы для самопроверки
Что характеризует механическая мощность?
Какие существуют единицы измерения мощности в физике?
Какая из единиц измерения считается устаревшей?
Мощность можно назвать скалярной величиной? Что это означает?
Как из формулы нахождения мощности получить работу?
Какой буквой обозначается мощность в механике, а какой — в электротехнике?
Какую работу производит за 30 минут устройство мощностью 600 Вт?
Как узнать напряжение в сети, если мы знаем мощность подключенного к ней прибора и силу тока, проходящую через прибор?
Если в течение 1 часа автомобиль №1 едет со скоростью 60 км/ч, а автомобиль №2 — со скоростью 90 км/ч, одинаковую ли мощность они развивают в это время?
Допустим, автобус отвез пассажиров из города А в город В за 1 час. Если он планирует вернуться в город А пустым по той же трассе и потратить на это 1 час, ему понадобится развить такую же мощность или меньшую?
Электрическая нагрузка
Смотреть что такое «Электрическая нагрузка» в других словарях:
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА — см. (3) … Большая политехническая энциклопедия
электрическая нагрузка — 1. Любой потребитель электроэнергии электрическая нагрузка Любой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи 1) [БЭС] нагрузка Устройство, потребляющее мощность [СТ МЭК 50(151) 78] EN load (1), noun device intended to absorb … Справочник технического переводчика
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА — см. Нагрузка электрическая … Большой энциклопедический политехнический словарь
электрическая нагрузка преобразователя — Импеданс цепи, нагружающий электрическую сторону преобразователя. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.] Тематики виды (методы) и… … Справочник технического переводчика
удельная электрическая нагрузка газоразрядной лампы непрерывного действия — удельная нагрузка Отношение электрической мощности, потребляемой газоразрядной лампой непрерывного действия, к внутренней поверхности баллона лампы, выраженной в квадратных сантиметрах. [ГОСТ 24127 80] Тематики газоразрядные приборы Обобщающие… … Справочник технического переводчика
Удельная электрическая нагрузка газоразрядной лампы непрерывного действия — 51. Удельная электрическая нагрузка газоразрядной лампы непрерывного действия Удельная нагрузка Отношение электрической мощности, потребляемой газоразрядной лампой непрерывного действия, к внутренней поверхности баллона лампы, выраженной в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
базисная (электрическая) нагрузка — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN baseload … Справочник технического переводчика
механическая и (или) электрическая нагрузка — 3.17 механическая и (или) электрическая нагрузка: а) Мощность, фактически отбираемая потребителем механической или электромагнитной (электрической) энергии от устройств, являющихся источником этой энергии для данного потребителя (для ЭРИ также… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
нагрузка электрической машины — Мощность, которую развивает электрическая машина в данный момент времени. Нагрузка выражается в ваттах, киловаттах или мегаваттах, либо в вольт амперах, киловольтамперах или мегавольтамперах, а также в процентах или в долях номинальной мощности.… … Справочник технического переводчика
НАГРУЗКА — электрическая 1) суммарная электрическая мощность, расходуемая всеми приемниками (потребителями) электроэнергии, присоединенными к сети, включая мощность, расходуемую на покрытие потерь в процессе передачи и преобразования энергии.2) Любой… … Большой Энциклопедический словарь
Нагрузка в теоретической механике
Вы будете перенаправлены на Автор24
При расчетах в теоретической механике встречается такое понятие как нагрузка. Она может распределяться вдоль заданной поверхности, согласно определенному закону.
Понятие нагрузки в теоретической механике
В качестве одного из важнейших понятий в теоретической механике выступает нагрузка. Она является мерой механического взаимодействия тел и становится определяющей для интенсивности и направления такого взаимодействия.
Механическим называется такое взаимодействие двух тел, которое способно изменять их кинематическое состояние.
Для классификации нагрузок в теоретической механике важное значение имеют такие понятия, как сила и момент (пара сил).
Силу определяют три элемента: числовое значение (модуль), точка приложения и направление. Изображением силы выступает вектор. Прямая, по которой такая сила направляется, выступает в качестве линии действия силы. Единицей силы в СИ считается ньютон (н).
Готовые работы на аналогичную тему
Классификация нагрузок в теоретической механике
Нагрузки в теоретической механике классифицируются в зависимости от их значения. Они бывают статистическими, повторно-переменными, динамическими, распределенными по поверхности или сосредоточенными.
Статистические нагрузки или остаются неизменными со временем или изменяются достаточно медленно. При действии таких нагрузок производится расчет прочности. Повторно-переменный вид нагрузок характеризуется многократным изменением только значения или еще дополнительно знака. Действие такого типа нагрузок провоцирует усталость металла.
Динамические нагрузки характеризуются изменением своего значения за короткий промежуток времени, способствуют большим ускорениям, вызывают силы инерции и провоцируют внезапное разрушение конструкции. В зависимости от способа приложения, нагрузки бывают: сосредоточенные или распределенные по поверхности.
Передача нагрузки между деталями на самом деле осуществляется не в одной точке, а на определенной площадке, нагрузка таким образом будет распределенной. В то же время, если размеры площадки контакта окажутся незначительными в сравнении с размерами самой детали, сила будет считаться сосредоточенной.
Замена распределенного типа нагрузки на сосредоточенную не требуется, если производятся расчеты реальных деформируемых тел. В сопротивлении материалов аксиомы теоретической механики применяются ограниченно. Не допускается:
Все вышеперечисленные действия способствуют изменению распределения внутренних сил в конструкции.
Распределенная и сосредоточенная нагрузка
В реальности зачастую встречаются силы, которые приложены не к самой точке, а к поверхности или объему тела. Речь может идти о силе тяжести, например, или давлении ветра. Нагрузка будет в таком случае восприниматься не бесконечно малой площадкой, а значительной площадью или объемом тела. Эти силы называются распределенными. Распределенная нагрузка с постоянной интенсивностью по всей длине участка считается равномерно распределенной
Примером такой нагрузки может быть снег, выпавший на крышу дома. Своей силой тяжести снежный покров оказывает давление на всю поверхность крыши, в равной степени нагружая при этом каждую единицу ее площади, а не отдельно взятую точку.
Физическая культура. 5 класс
Конспект урока
Физическая культура, 5 класс
Урок № 14. Физическая нагрузка и особенности ее дозирования
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
1. Характеристика понятия: «Физическая нагрузка».
2. Регулирование физической нагрузкой, используя разные способы ее дозирования.
Физическая нагрузка – это определенная величина воздействия физических упражнений на организм занимающихся.
Объем нагрузки – это количество физической нагрузки за одну тренировку, неделю, месяц, выраженное в мерах времени, веса, длины, в количестве выполненных упражнений.
Интенсивность физической нагрузки – это время, затраченное на выполнение конкретного объема работы.
Дозирование нагрузки – это изменение ее объема и интенсивности.
ЧСС – частота сердечных сокращений.
ЧД – частота дыхания.
Основная и дополнительная литература по теме урока
1. Физическая культура. 5 кл. Учебник для общеобразовательных организаций. / А. П. Матвеев. — М.: Просвещение, 2019.
Теоретический материал для самостоятельного изучения:
Результаты занятий физическими упражнениями напрямую зависят от правильно подобранной нагрузки, от ее объема и интенсивности.
Внутренняя сторона физической нагрузки характеризуется реакцией основных систем организма (дыхательной, сердечно-сосудистой, кровеносной) на проделанную работу. Одним из основных показателей реакции организма на нагрузку является пульс, или частота сердечных сокращений (ЧСС).
В определении интенсивности физических нагрузок по пульсу используют три показателя: пороговая, пиковая и средняя ЧСС.
Величина нагрузки зависит от скорости и продолжительности физической работы. Чем больше нагрузка, тем больше частота дыхания и сердцебиения, потребление кислорода и расходование энергии. На основе этой зависимости на занятиях физической культурой можно регулировать физическую нагрузку, изменяя ее воздействие на организм. Регулирование нагрузки называется дозированием. Оно происходит за счет изменения количественных и качественных показателей в выполнении физических упражнений.
При занятиях физическими упражнениями рекомендуют к использованию несколько вариантов дозирования физической нагрузки:
— изменение количества упражнений на занятии.
— изменение количества повторений одного и того же упражнения.
— изменение скорости выполнения упражнения.
— изменение продолжительности выполнения упражнений.
— изменение величины дополнительных отягощений на мышцы.
— изменение продолжительности интервалов отдыха между упражнениями.
ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
Выберите тип интерактивного теста:
I группа – не более 20%:
1. Единичный / множественный выбор;
II группа – не более 30%:
2. Выбор элемента из выпадающего списка;
3.Установление соответствий между элементами двух множеств;
5. Добавление подписей к изображениям;
6. Подстановка элементов в пропуски в тексте;
7. Подстановка элементов в пропуски в таблице;
III группа – не менее 50%
4. Ребус – соответствие;
8. Сортировка элементов по категориям;
9. Восстановление последовательности элементов горизонтальное / вертикальное;
10. Подчеркивания / зачеркивания элементов;
11. Выделение цветом;
12. Ввод с клавиатуры пропущенных элементов в тексте;
13. Смежный граф (автоматически заполняемый);
Информация о тестовом вопросе:
Текст задания: Назовите виды физических упражнений. Выберите все правильные ответы.
а) общеразвивающие упражнения
б) занятия на брусьях
в) игра на компьютере
Информация об ответах
Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные):
Правильный вариант: А, Б, Г, Д
Неправильный вариант/варианты (или комбинации):
Выберите тип интерактивного теста:
I группа – не более 20%:
1. Единичный / множественный выбор;
II группа – не более 30%:
2. Выбор элемента из выпадающего списка;
3. Установление соответствий между элементами двух множеств;
5. Добавление подписей к изображениям;
6. Подстановка элементов в пропуски в тексте;
7. Подстановка элементов в пропуски в таблице;
III группа – не менее 50%
4. Ребус – соответствие;
8. Сортировка элементов по категориям;
9. Восстановление последовательности элементов горизонтальное / вертикальное;
10. Подчеркивания / зачеркивания элементов;
11. Выделение цветом;
12. Ввод с клавиатуры пропущенных элементов в тексте;
13. Смежный граф (автоматически заполняемый);
Информация о тестовом вопросе:
Физическая нагрузка — это определенная величина воздействия физических _________ на организм занимающихся.
Выберите правильный элемент.
Информация об ответах
Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные):
Физическая нагрузка — это определенная величина воздействия физических упражнений на организм занимающихся.
Неправильный вариант/варианты (или комбинации):
Физическая нагрузка — это определенная величина воздействия физических усилий на организм занимающихся.
Физическая нагрузка — это определенная величина воздействия физических сил на организм занимающихся.
Физическая нагрузка — это определенная величина воздействия физических возможностей на организм занимающихся.