הספק הוא הקצב שבו מתבצעת עבודה בפרק זמן נתון. מבחינה מתמטית, הספק הוא יחס עבודה/זמן.
P = משקל/טון
תיאור: P = הספק (ג'אול/שנייה = וואט), W = עבודה (ג'אול), t = מרווח זמן (שנייה)
בהתבסס על משוואה זו, ניתן להסיק שככל שקצב העבודה גדול יותר, כך ההספק גדול יותר. מצד שני, ככל שקצב העבודה קטן יותר, כך ההספק קטן יותר. קצב עבודה מתייחס לקצב שבו מתבצעת העבודה.
[IRP]
הספק הוא סקלר. יחידת המידה של הספק ב-SI היא ג'אול לשנייה. ג'אול לשנייה = וואט (בקיצור W), שנקראה כך לכבודו של ג'יימס וואט. היחידה האימפריאלית הבריטית להספק היא רגל-פאונד לשנייה.
יחידה זו קטנה מדי למטרות מעשיות, ולכן נעשה שימוש ביחידה הגדולה יותר של כוח סוס (בקיצור hp). כוח סוס אחד = 550 רגל-פאונד לשנייה = 764 וואט = ¾ קילוואט.
ניתן לבטא את כמות העבודה גם בהספק כפול יחידות זמן, לדוגמה, קילוואט-שעה או קוט"ש. קוט"ש אחד מתייחס לעבודה הנעשית בקצב קבוע של קילוואט אחד למשך שעה אחת.
1. אדם במשקל 50 ק"ג רץ במעלה המדרגות לגובה 10 מטרים ב -2 דקות. תאוצת הכבידה (g) היא 10 מטר/ שנייה 2. קבע את ההספק.
ידוע:
מסה (מ') = 50 ק"ג
גובה (h) = 10 מטרים
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
מרווח זמן ( t) = 2 דקות = 2 (60) = 120 שניות
מבוקש : כוח (P)
פתרון:
נוסחת הכוח:
P = W/t
P = הספק , W = עבודה , t = זמן
נוסחת עבודה:
W = F s = wh = mgh
W = עבודה , F = כוח , w = משקל , d = תזוזה , h = גובה , m = מסה, g = תאוצת כוח הכבידה
W = mgh = (50)(10)(10) = 5000 ג'אול.
P = W / t = 5000 / 120 = 41.7 ג'אול/שנייה c on d.
[IRP]
2. חשב את הכוח הנדרש מאדם במשקל 60 ק"ג המטפס על עץ בגובה 5 מטרים ב-10 שניות. תאוצת הכבידה היא 10 מטר/שנייה 2.
ידוע:
מסה (מ"ר) = 60 ק"ג
גובה (h) = 5 מטרים
תאוצת כוח הכבידה (g) = 10 מטר/שנייה 2
מרווח זמן (t) = 10 שניות
מבוקש : כוח
פתרון:
עבודה:
W = mgh = (60)(10)(5) = 3000 ג'אול
כוח:
P = W / t = 3000 / 10 = 300 ג'אול/שנייה בתנאי
3. קומדיה סיבובית עם עוצמה של 300 וואט ומחזור של 5 דקות של סיבוב של 5 סיבובים. האנרגיה שהיא צורכת היא...
א. 15 קילו-ג'אול
ב. 75 קילו-ג'אול
כ-90 קילו-ג'אול
ד. 450 קילו-ג'אול
ידוע:
הספק (P) = 300 וואט = 300 ג'אול/שנייה
פרק זמן (T) = 5 דקות = 5 (60 שניות) = 300 שניות
מספר סיבובים = 5
מבוקש: אנרגיה המשמשת את הקומדיה הסיבובית
פתרון:
התשובה הנכונה היא ד.
[wpdm_package id = '1190 ′]
- העבודה נעשתה באמצעות כוח, בעיות ופתרונות
- בעיות אנרגיה קינטית-עבודה ופתרונותיהן
- בעיות ופתרונות של עקרונות אנרגיה מכנית-עבודה
- בעיות אנרגיה פוטנציאלית כבידה ופתרונותיהן
- בעיות ופתרונות של אנרגיה פוטנציאלית של קפיץ אלסטי
- בעיות חשמל ופתרונות
- יישום שימור אנרגיה מכנית לתנועת נפילה חופשית
- יישום שימור אנרגיה מכנית לתנועה מעלה ומטה בתנועה של נפילה חופשית
- יישום של שימור אנרגיה מכנית לתנועה על משטח עקום
- יישום של שימור אנרגיה מכנית לתנועה על מישור משופע
- יישום שימור אנרגיה מכנית לתנועת קליע
