功、功率和機械效率的公式如下:
功:
定義式:功等于力與物體在力的方向上通過的距離的乘積,即$W = Fs$。
平均功率:總功與總時間的比值,即$P_{平} = \frac{W}{t}$。
瞬時功率:在某一時刻的實際功率,取決于當時的受力情況與運動狀態,一般用儀器儀表測量得到,如發電機輸出功率、電動機輸入功率等。瞬時功率用公式表示為$P = FV\cos\theta$。
功率:
定義式:功率等于功與時間的比值,即$P = \frac{W}{t}$。
平均功率:總功與總時間的比值,即$P = \frac{W}{t} = \frac{P_{平}t}{t} = P_{平}$。
瞬時功率:平均功率與時間無關,取決于當時的受力情況與運動狀態,瞬時功率用公式表示為$P = FV\cos\theta$。
有用功和總功的比值叫做機械效率,即$\eta = \frac{W_{有用}}{W_{總}} \times 100\%$。
請注意,以上公式中的符號需要與實際應用中的符號保持一致。此外,使用公式時需要注意單位的一致性。
問題:一個工人用一臺功率為100瓦的電動機驅動一臺水平傳送帶,傳送帶以0.5米/秒的速度運行。工人將一重為50牛的物體放在傳送帶的起始端,需要多長時間才能將物體從起始端傳送到末端?
解:
已知:傳送帶的功率為:P = 100瓦
傳送帶的速度為:v = 0.5米/秒
物體的重量為:G = 50牛
根據功率和速度的關系,可得到傳送帶對物體的力:
F = P/v = 20牛
由于傳送帶是水平的,所以物體受到的摩擦力等于傳送帶對它的力。因此,物體受到的摩擦力為:f = F = 20牛
根據牛頓第二定律,物體受到的合力等于摩擦力,即:F合 = f = 20牛
物體的加速度為:a = F合/m = 4米/秒^2
物體的位移為:s = vt + 1/2at^2 = 2.5米
工人需要的時間為:t = s/v = 2.5秒
所以,工人需要2.5秒才能將物體從起始端傳送到末端。
這個例子中,我們使用了功率、速度和位移等公式來求解時間。其中功率和速度的關系可以用來求出傳送帶對物體的力,進而求出物體的加速度和位移。機械效率公式沒有用到。