Silnik o mocy

Ruch prostoliniowy, po okręgu, krzywoliniowy. rzuty. Praca, energia i moc. Zasady zachowania.
max123321
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 3692
Rejestracja: 26 maja 2016, o 01:25
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 1122 razy
Pomógł: 6 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: max123321 »

Dobra to już zostawmy to zadanie, ale załóżmy, że mamy ciało o masie \(\displaystyle{ m}\) leżące na ziemi i chcemy je podnieść na wysokość \(\displaystyle{ h}\). Pracę jaką przy tym wykonamy to \(\displaystyle{ mgh}\). Jeśli pracę tę wykonamy w czasie \(\displaystyle{ t}\), to moc jakiej użyjemy to \(\displaystyle{ \frac{mgh}{t} }\). A jaka będzie moc jeśli zrobimy to samo z ciałem o masie \(\displaystyle{ 2m}\). Chyba \(\displaystyle{ \frac{2mgh}{t} }\)?
Awatar użytkownika
siwymech
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 2463
Rejestracja: 17 kwie 2012, o 14:18
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Nowy Targ
Podziękował: 8 razy
Pomógł: 616 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: siwymech »

max123321 pisze: 20 sie 2025, o 11:22 Odpowiedź jest prawidłowa to znaczy \(\displaystyle{ P_2=8P_1}\), ale jak można dojść do tego rozwiązania?
..........................................
1.Moc \(\displaystyle{ P}\)
\(\displaystyle{ P= \frac{W}{t}= \frac{F \cdot s}{t} =F \cdot v }\),(1) \(\displaystyle{ v}\)- prędkość w ruchu postępowym. Dzielimy i mnożymy wyrażenie (1) przez pole przekroju \(\displaystyle{ A}\)
\(\displaystyle{ P= \frac{F}{A} \cdot Av }\) otrzymamy moc w zależności od ciśnienia \(\displaystyle{ p= \frac{F}{A} }\) i wydajności \(\displaystyle{ Q=A \cdot v\quad \frac{m ^{3} }{s} }\)
2.\(\displaystyle{ P=p \cdot Q}\), (2)
gdzie ciśnienie określimy przez wysokość\(\displaystyle{ H}\) i ciężar właściwy cieczy \(\displaystyle{ \gamma}\), \(\displaystyle{ \quad}\)\(\displaystyle{ p=H \cdot \gamma}\)
3. \(\displaystyle{ P=H \cdot \gamma \cdot Q}\), (3)
Przekształcamy równanie (3) podstawiając poniższe zależności
-prędkość \(\displaystyle{ v}\) wypływu cieczy-\(\displaystyle{ v= \sqrt{2gH} }\), stąd wysokość \(\displaystyle{ H= \frac{v ^{2} }{2g} }\)
-wydajność \(\displaystyle{ Q=A \cdot v}\)
-zależność między gęstością \(\displaystyle{ \rho}\) , a ciężarem właściwym \(\displaystyle{ \gamma}\)
\(\displaystyle{ \gamma=\rho \cdot g}\)
- pole przekroju \(\displaystyle{ A= \frac{ \pi d ^{2} }{4} }\)
\(\displaystyle{ P= \frac{ \pi d ^{2} }{8} \cdot \rho \cdot v ^{3} }\),(4)
4. Wprowadzamy do (4) pojęcie prędkości obrotowej \(\displaystyle{ n\quad obr/min}\)
\(\displaystyle{ v=\omega \cdot r=\omega \cdot \frac{d}{2}= \frac{ \pi \cdot n}{30 \cdot 2} }\)
- \(\displaystyle{ \omega= \frac{ \pi \cdot n}{30} }\) i otrzymujemy przepis na moc kinetyczną w postaci
\(\displaystyle{ P= \frac{ \pi ^{4} }{8 \cdot 60 ^{3} } \cdot \rho \cdot n ^{3} \cdot d ^{5} }\), (5)
Przyjmując oznaczenie ułamka liczbowego jako stałą C otrzymamy
\(\displaystyle{ P= C \cdot \rho \cdot n ^{3} \cdot d ^{5} }\),(6)
Wniosek
Moc pompy jest proporcjonalna do prędkości obrotowej w trzeciej potędze, a do średnicy wirnika pompy w piątej.
Dotyczy to maszyn przepływowych: pomp, wentylatorów, wiatraków...
a4karo
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 22458
Rejestracja: 15 maja 2011, o 20:55
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Bydgoszcz
Podziękował: 43 razy
Pomógł: 3852 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: a4karo »

Przypuśćmy, że pompa ma postać pani, która raz na minutę wyciąga ze strumyka pół wiadra wody i przelewa ją do rury.
Aby zwiększyć przepływ dwukrotnie zatrudniono pana, który w tym samym tempie wyciąga pełne wiadro.
Czy i wtedy jest potrzebna ośmiokrotnie większa moc?
Awatar użytkownika
AiDi
Moderator
Moderator
Posty: 3797
Rejestracja: 25 maja 2009, o 22:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 49 razy
Pomógł: 707 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: AiDi »

a4karo pisze: 31 sie 2025, o 17:36 Czy i wtedy jest potrzebna ośmiokrotnie większa moc?
Potrzebna komu?

Warto pamiętać, że moc to szybkość przekazywania energii, więc pytanie kto tę energię ma przekazywać. Pani, Pan, czy układ Pan+Pani. Jak układ to jest inne zadanie niż w pierwszym poście.

Swoją drogą siwymech - w zadaniu jest mowa o poziomej rurze.

EDIT:

O, i znalazłem swoje własne rozwiązanie sprzed lat, bo Kruczka całego "przerabiałem" - pompa przepompowuje wodę w poziomie, zatem jedyna energia jaką jej nadaje to energia kinetyczna (pomijamy opory). Jeśli ma być przepompowywane dwa razy więcej wody, to jej szybkość musi wzrosnąć dwukrotnie. A prędkość w energii kinetycznej jest w kwadracie, zatem podwojona masa i czterokrotnie większy kwadrat prędkości daje nam 8 z odpowiedzi.
a4karo
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 22458
Rejestracja: 15 maja 2011, o 20:55
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Bydgoszcz
Podziękował: 43 razy
Pomógł: 3852 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: a4karo »

Dwukrotnie większy przepływ można uzyskać przez zwiększenie poziomu wody w rurze zamiast zwiększania szybkości.
Awatar użytkownika
AiDi
Moderator
Moderator
Posty: 3797
Rejestracja: 25 maja 2009, o 22:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 49 razy
Pomógł: 707 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: AiDi »

Zakladam, że rura jest wypełniona w całości, co chyba ma miejsce w większości przypadków. Istnienie powierzchni swobodnej komplikuje sprawę znacząco.
a4karo
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 22458
Rejestracja: 15 maja 2011, o 20:55
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Bydgoszcz
Podziękował: 43 razy
Pomógł: 3852 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: a4karo »

I tak jest właśnie z zadaniami z fizyki: dorób sobie założenia, a jak nie trafisz, to twoja wina. Wyobraź sobie takie zadanie na dzisiejszej maturze.
Awatar użytkownika
AiDi
Moderator
Moderator
Posty: 3797
Rejestracja: 25 maja 2009, o 22:58
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Warszawa
Podziękował: 49 razy
Pomógł: 707 razy

Re: Silnik o mocy

Post autor: AiDi »

Wyobrażam jak najbardziej. Dzisiejsza matura z fizyki w mojej ocenie ma dość wysoki poziom. Wyższy niż przed reformą. Co jest trochę problemem, bo zbiory zadań zostały w zasadzie przepisane i brakuje w nich trudniejszych zadań.
A zadanie z tego tematu pochodzi ze zbioru Kruczka i spółki, który można już uznać za legendarny i skierowany do uczniów na wyższym niż typowy szkolny poziomie.

Poza tym, z całym szacunkiem, nie wiem gdzie Ty widziałeś pompę podłączoną do tak dużej rury, że woda nie zajmowała całego jej przekroju...
a4karo pisze: 3 wrz 2025, o 13:48 I tak jest właśnie z zadaniami z fizyki: dorób sobie założenia, a jak nie trafisz, to twoja wina.
No, jest :mrgreen: Dlatego fizyka jest fajna.
ODPOWIEDZ