Яка середня потужність, яку розвиває хлопчик, піднімаючи 10-літрове відро з водою на висоту 20 м за 40 секунд? Вважати

Тема урока: Потужність і робота

Пояснення: Потужність відображає швидкість, з якою виконується робота. Вона визначається як співвідношення між виконаною роботою і проміжком часу, за який ця робота була виконана. Формула для визначення потужності відома як P = W / t, де P - потужність, W - виконана робота, t - час.

Потрібно визначити виконану роботу. Робота вимірюється у джоулях (Дж) і визначається множенням сили, що діє на предмет, на відстань, на яку предмет рухається. У цьому випадку, робота здійснюється внаслідок подолання сили тяжіння, яка дорівнює масі відра, помноженій на прискорення вільного падіння та на висоту підняття. Вважаючи, що масою відра можна знехтувати, робота рівна масі відра помноженій на прискорення вільного падіння та на висоту підняття.

Таким чином, робота W = mgh, де m - маса відра, g - прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/с²), h - висота підняття.

Після визначення роботи, можна визначити потужність за формулою P = W / t, де P - потужність, W - виконана робота, t - час.

Приклад використання:
Хлопчик підніс 10-літрове відро з водою на висоту 20 м за 40 секунд. Щоб визначити потужність, спочатку визначимо виконану роботу. Враховуючи, що масою відра можна знехтувати, робота рівна масі відра помноженій на прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/с²) та на висоту підняття. Розрахуємо роботу: W = mgh = 10 кг * 9,8 м/с² * 20 м = 1960 Дж.

Тепер, використовуючи потужність P = W / t, підставимо значення роботи та часу: P = 1960 Дж / 40 с = 49 Вт.

Отже, середня потужність, яку розвиває хлопчик, за даних умов - 49 Вт.

Порада: Для легшого розуміння поняття потужності та роботи, можна представити їх у формі підняття вантажу. Подумайте про ситуацію, коли ви піднімаєте важку сумку з книгами на верхню полицю книжкової шафи. Чим швидше ви зробите це, тим більшою буде ваша потужність.

Вправа: Яка робота здійснюється, якщо хлопець піднімає 15-літрове відро на висоту 25 м за 30 секунд? Вважати, що масою відра можна знехтувати. Визначте середню потужність. (За округленнями вимоги формули фізики).