Мощность.

Пусть стоит задача наполнить водой цистерну. Это можно сделать с помощью ведер или же воспользоваться насосом, снабженным двигателем. Заметим, что механическая работа, совершенная при этом, будет одной и той же. Но насос выполнит эту работу быстрее. Значит, для характеристики действия различных машин важна не только работа, которую может совершить данная машина, но и время, в течение которого эта работа может быть совершена, т. е. работа, совершаемая в единицу времени.

Величина, характеризующая быстроту выполнения работы, называется мощностью.

Мощность - это величина, равная отношению совершенной работы к промежутку времени, за который она совершена:

Из формулы (1) видно, что в СИ за единицу мощности принимается джоуль в секунду (Дж/с). Называется эта единица ватт (Вт): 1 Вт = 1 Дж/с. Название дано в честь изобретателя универсального парового двигателя Джемса Уатта.

Человек создает двигатели как очень малой, так и очень большой мощности. Пружинный двигатель часов имеет мощность порядка 10^-7 Вт. Двигатели же, установленные на океанском пароходе или на большой электростанции, имеют иногда мощности в сотни тысяч киловатт. Средняя мощность лошади - около 400 Вт. Средняя мощность человека при длительной физической работе составляет примерно 50 - 100 Вт. В течение очень короткого времени спортсмен может развивать мощность в несколько киловатт.

Самолеты, автомобили, корабли и другие транспортные средства движутся часто с постоянной скоростью. Это значит, что силы, действующие на них благодаря работе двигателя, равны по модулю и противоположны по направлению силам сопротивления. Покажем, что в таких случаях скорость движения тел определяется мощностью двигателя.

Пусть сила F и перемещение S направлены вдоль координатной оси. Тогда работа определяется выражением A = Fs, где F и s модули силы и перемещения. Значит

Так как действующие силы компенсируют влияние друг друга, то движение можно считать равномерным. Поэтому , Следовательно,

Формула (3) показывает, что при постоянной силе сопротивления движению скорость пропорциональна мощности двигателя. Поэтому быстроходные поезда, автомобили, самолеты нуждаются в двигателях большой мощности.

Анализируя формулу (3) также можно заметить, что при постоянной мощности двигателя сила тем меньше, чем больше скорость. Поэтому мы хорошо чувствуем ускорение, когда автомобиль трогается с места (скорость еще мала, и сила поэтому велика), и почти не чувствуем его на большой скорости. Вот почему водитель автомобиля при подъеме в гору, когда нужна наибольшая сила тяги, переключает двигатель на малую скорость.