Voima – ongelmat ja ratkaisut

Teho on nopeus, jolla työtä tehdään tietyssä ajassa. Matemaattisesti teho on työn ja ajan suhde.

P = W/t

Kuvaus: P = teho (joulea/sekunti = watti), W = työ (joulea), t = aikaväli (sekunti)

Tämän yhtälön perusteella voidaan päätellä, että mitä suurempi työnopeus, sitä suurempi teho. Toisaalta, mitä pienempi työnopeus, sitä pienempi teho. Työnopeus viittaa nopeuteen, jolla työtä tehdään.

[irp]

Teho on skalaari. SI-järjestelmän tehoyksikkö on joule/sekunti. Joule/sekunti = watti (lyhennettynä W), ja se on nimetty niin James Wattin mukaan. Britannian imperial-järjestelmän tehoyksikkö on jalkapaunaa sekunnissa.

Tämä yksikkö on liian pieni käytännön tarkoituksiin, joten käytetään suurempaa tehoyksikköä (lyhennettynä hv). Yksi hevosvoima = 550 jalkapaunaa sekunnissa = 764 wattia = ¾ kilowattia.

Työn määrä voidaan ilmaista myös teho x aika -yksiköissä, esimerkiksi kilowattitunteina tai kWh:na. Yksi kWh tarkoittaa työtä, joka tehdään yhden kilowatin vakionopeudella yhden tunnin ajan.

1. 50 kg painava henkilö juoksee 10 metrin korkeuteen johtavat portaat ylös 2 minuutissa. Painovoimakiihtyvyys (g ) on 10 m/ s² ^. Määritä teho.

Tunnettu:

Massa (m) = 50 kg

Korkeus (k) = 10 metriä

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 10 m/ ^s²

Aikaväli (t) = 2 minuuttia = 2 (60) = 120 sekuntia s

Etsitään : Virka (P)

ratkaisu:

Tehon kaava:

P = paino / t

P = teho , W = työ , t = aika

Työn kaava:

W = F s = wh = mgh

W = työ , F = voima , w = paino , d = siirtymä , h = korkeus , m = massa, g = painovoiman kiihtyvyys

W = mgh = (50)(10)(10) = 5000 joulea.

P = W / t = 5000 / 120 = 41.7 joulea/ sekunti sekundis.

[irp]

2. Laske, kuinka paljon voimaa 60 kg painava henkilö tarvitsee kiivetäkseen 5 metriä korkeaan puuhun 10 sekunnissa. Painovoimakiihtyvyys on 10 m/ ^s².

Tunnettu:

Massa (m) = 60 kg

Korkeus (h) = 5 metriä s

Painovoiman kiihtyvyys (g) = 10 m/ ^s²

Aikaväli (t) = 10 sekuntia

Etsitään : Voimaa

ratkaisu:

Työ:

W = mgh = (60)(10)(5) = 3000 joulea

Teho:

P = W / t = 3000 / 10 = 300 joulea/sekunti kondensaattorissa.

3. Pyörivä komedia, jonka teho on 300 wattia ja pyörimisaika 5 minuuttia, jolloin se tekee 5 kierrosta. Sen käyttämä energia on…

A. 15 kJ

Noin 75 kJ

Noin 90 kJ

D. 450 kJ

Tunnettu:

Teho (P) = 300 wattia = 300 joulea/sekunti

Jakso (T) = 5 minuuttia = 5 (60 sekuntia) = 300 sekuntia

Kierrosten lukumäärä = 5

Etsitään: Rotaatiokomedian käyttämää energiaa

ratkaisu:

Voima – ongelmat ja ratkaisut

Oikea vastaus on D.

[wpdm_paketin tunnus='1190']

Jätä kommentti Peruuta vastaus