Потужність

Поняття потужності школярі вивчають під час уроків фізики у 7 класі. З цим поняттям ми часто стикаємося у житті, коли говоримо про потужність побутових приладів чи автомобілів. Давайте розберемося, що таке потужність у фізиці та в механіці, якою літерою вона позначається та в чому вимірюється.

Визначення потужності

Допустимо, нам необхідно прибрати врожай пшениці з поля площею 100 га. Це можна зробити вручну чи за допомогою комбайна. Очевидно, що поки що людина обробить 1 га площі, комбайн встигне зробити набагато більше. У цьому випадку різниця між людиною та технікою — саме те, що називають потужністю. Звідси випливає перше визначення.

Розглянемо інший приклад: між точкою А та точкою Б відстань 15 км, яку людина проходить за 3 години, а автомобіль може проїхати всього за 10 хвилин. Зрозуміло, що те саме кількість роботи вони зроблять за різний час. Що вказує потужність у цьому випадку? Як швидко або з якою швидкістю виконується певна робота.

У електромеханіці ця величина має ще одне визначення.

Нагадаємо, що скалярними величинами називаються ті, значення яких виражається лише числом (без вектора напряму).

Потужність людини залежно від діяльності

Потужність, Вт

Біг зі швидкістю 9 км/год

Плавання зі швидкістю 50 м/хв

Як позначається потужність: одиниці вимірювання

У таблиці вище ви побачили позначення у ватах, і читаючи інструкції до побутової техніки, можна побачити, що з характеристик приладу обов’язково зазначено кількість ватів. Це одиниця виміру механічної потужності, що використовується в міжнародній системі СІ. Вона позначається буквою W чи Вт.

Вимір потужності у ватах був прийнятий на честь шотландського вченого Джеймса Уатта — винахідника парової машини. Він став одним із родоначальників англійської промислової революції.

У фізиці прийнято наступне позначення потужності: 1 Вт = 1 Дж/1с.

Це означає, що за 1 ват прийнята потужність, необхідна для здійснення роботи в 1 джоуль за 1 секунду.

У яких одиницях ще вимірюється потужність? Вчені-астрофізики вимірюють її в ергах в секунду (ерг/сек), а в автомобілебудуванні досі можна почути про кінські сили.

Цікаво, що автором цієї останньої одиниці виміру став той самий шотландець Джеймс Уатт. На одній із пивоварень, де він проводив свої дослідження, господар накачував воду для виробництва за допомогою коней. І Уатт з’ясував, що 1 кінь за секунду піднімає близько 75 кг води на висоту 1 метр. Ось так і з’явився вимір у кінських силах. Щоправда, сьогодні таке позначення потужності у фізиці вважається застарілим.

Одна кінська сила – це потужність, необхідна для підняття вантажу в 75 кг за 1 секунду на 1 метр. ?

1 ерг у секунду

1 метрична кінська сила

Всі формули потужності

Знаючи визначення, неважко зрозуміти формули потужності, що використовуються в різних розділах фізики — в механіці та електротехніці.

У механіці

Механічна потужність (N) дорівнює відношенню роботи до часу, за який вона була виконана.

N = A/t, де A — робота, t — час виконання.

Якщо згадати, що роботою називається добуток модуля сили, модуля переміщення та косинуса кута між ними, ми отримаємо формулу вимірювання роботи.

Якщо напрямки модуля докладання сили та модуля переміщення об’єкта збігаються, кут буде дорівнює 0 градусів, а його косинус дорівнює 1. У такому випадку формулу можна у такому випадку формулу :

A = F × S

Використовуємо цю формулу для обчислення потужності:

N = A/t = F × S/t = F × V

В останньому виразі ми виходимо з того, що швидкість (V) дорівнює відношенню переміщення об’єкта на час, за який це переміщення сталося.

В електротехніці

Загалом електрична потужність (P) говорить про швидкість передачі енергії. Вона дорівнює добутку напруги на ділянці ланцюга на величину струму, що проходить по цій ділянці.

P = I × U, де I – напруга, U – сила струму.

В електротехніці існує кілька видів потужності: активна, реактивна, повна, пікова тощо. Але це тема окремого матеріалу, зараз ми потренуємося вирішувати завдання на основі загального розуміння цієї величини. Подивимося, як знайти потужність, використовуючи вищезгадані формули з фізики.

Завдання 1

Припустимо, людина піднімає відро води з колодязя, прикладаючи силу 60 Н. Глибина колодязя становить 10 м, а час, необхідний підняття — 30 сек. Якою буде потужність людини в цьому випадку?

Рішення:

Знайдемо спочатку величину роботи, використовуючи той факт, що ми знаємо відстань переміщення (глибину колодязя 10 м ) та прикладену силу 60 Н.

A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж

Коли відомо значення роботи та часу, знайти потужність нескладно:

N = A/t = 600 Дж/30 сек = 20 Вт

Відповідь:потужність людини при піднятті відра – 20 ват.

Завдання 2

У кімнаті включено лампу потужністю 100 Вт. Напруга домашньої електромережі – 220 В. Яка сила струму проходить через цю лампу?

Рішення:

Ми знаємо, що Р = 100 Вт, а U = 220 В.

Оскільки P = I × U, отже I = P/U.

I = 100/220 = 0,45 А.

Відповідь : через лампу пройде сила струму 0,45 А.

Питання для самоперевірки

1. Що характеризує механічна потужність?
2. Які існують одиниці виміру потужності у фізиці?
3. Яка з одиниць виміру вважається застарілою?
4. Потужність можна назвати скалярною величиною? Що це означає?
5. Як із формули знаходження потужності отримати роботу?
6. Якою літерою позначається потужність у механіці, а який — в електротехніці?
7. Яку роботу виконує за 30 хвилин пристрій потужністю 600 Вт? Як дізнатися напругу в мережі, якщо ми знаємо потужність підключеного до неї приладу та силу струму, що проходить через прилад?
8. Якщо протягом 1 години автомобіль №1 їде зі швидкістю 60 км/год, а автомобіль №2 — з швидкістю 90 км/год, чи однакову потужність вони розвивають у цей час?
9. Припустимо, автобус відвіз пасажирів з міста А до міста В за 1 годину. Якщо він планує повернутися до міста А порожнім тією ж трасою і витратити на це 1 годину, йому знадобиться розвинути таку ж потужність чи меншу?

Принципи роботи бензопили і електропили. Основні характеристики і відмінності.

Дачники або господарі приватних будинків, як правило, прагнуть обзавестися всім необхідним інструментом для догляду за садом і прилеглої територією. Сюди, насамперед, відносять бензо – та електропилки, без яких в господарстві обійтися практично неможливо. Зокрема, пила нагоді для розпилювання дерев і заготівлі дров на зиму, підрізання гілок і ремонтних робіт, а також виконання багатьох інших операцій.

• Принцип роботи бензопил та електропил, особливості їх застосування
• Достоїнства і недоліки застосування електропил
• Достоїнства і недоліки бензопил

Принцип роботи бензопил та електропил, особливості їх застосування

Враховуючи великий асортимент, представлений сьогодні на ринку, для багатьох з нас питання подібного обладнання може викликати деякі труднощі. Постараємося детально розібратися в тому, що ж краще бензо – або електропила для роботи, у чому їх відмінності та особливості застосування.

Бензопила і електропила мають схожі між собою пристрій. Вони складаються з валу і пиляльного ланцюга, яка з’єднана в кільце. В результаті роботи двигуна, який приводить в рух вал, відбувається обертання ланцюга уздовж напрямної шини.

• Єдине, чим відрізняються один від одного бензопили і електропили — це типом використовуваного двигуна (електродвигун або бензиновий двигун внутрішнього згоряння). В електропили крім пиляльного ланцюга може використовуватися ріжучий диск.
• Електро та бензопили знайшли широке застосування як в побуті так і на виробництві для виконання найрізноманітніших завдань. Їм під силу впоратися не тільки з деревом, але й з такими матеріалами як ламінат, гіпсокартон, керамічна плитка, камінь, цегла і навіть сталевий лист товщиною до 12 мм

• Ринок інструментів пропонує великий вибір різних моделей подібних пристроїв, які відрізняються між собою вартістю, формою, розміром, вагою, потужністю, а також торговою маркою. Найбільш популярні мирове виробники на сьогоднішній день: Stihl, Bosch, Hyundai, Solo, Craftsman, Husqvarna, Patriot, Efco, Makita і інші. Вибір залежить не тільки від фінансових можливостей, але і безпосередньо від того, для чого і як буде використовуватися пила.

Достоїнства і недоліки застосування електропил

Основна відмінність електропили від її бензинових колег у тому, що вона живиться від електрики, а отже, її застосування можливе за умови вільного і постійного доступу до електромережі. При цьому, такий інструмент володіє масою переваг, а саме:

• екологічність – відсутність вихлопів дозволяє працювати електропилкою навіть в закритих приміщеннях без шкоди для здоров’я оточуючих;

• економічність, що проявляється в меншій вартості електроенергії порівняно з бензином;
• простота експлуатації за рахунок відсутності необхідності заздалегідь готувати бензинову суміш;
• низький рівень шуму;

• невелика вага;
• доступна вартість;
• можливість плавно регулювати обороти, що дозволяє пиляти навіть тонкі дошки і дерево уздовж довжини, на відміну від бензопили.

Однак не варто забувати, що електропила має довгий шнур, який в деяких ситуаціях може заважати роботі і викликати хоч і невеликий, але дискомфорт. Крім того, такий інструмент боїться підвищеної вологості повітря і не здатний тривалий час витримувати інтенсивні навантаження. Як правило, електропили розраховані 15-20 хвилин безперервної роботи.

Електропили бувають двох видів, в залежності від того, яким чином розташований двигун: поперек або уздовж. Останні більш вузькі, тому дозволяють робити красиві і акуратні фігурні зрізи, що практично неможливо з бензопилою або електропилкою поперечного типу. У процесі роботи такого інструменту, як електропила, дуже важливо стежити за натягом його ланцюга і наявністю масла для змащування, якого зазвичай вистачає на 50 хвилин роботи.

Таким чином, електропила – це хороший і ефективний інструмент для ремонтних робіт всередині приміщення, який краще всього використовувати в побуті нетривалий час.

Достоїнства і недоліки бензопил

Бензопили по праву вважають справжнім професійним інструментом, який дозволяє ефективно впоратися з багатьма завданнями не тільки в побуті, але і на виробництві. Більшість бензопил коштують значно дорожче, ніж електропилки. При цьому, вони володіють такими якостями, як:

• портативність – бензопилу можна вільно переміщувати з собою, вона не залежить від джерела електроживлення;
• висока потужність і продуктивність – бензопили здатні легко і швидко впоратися з великою кількістю товстих і щільних дерев;
• невибагливість в роботі – на відміну від електропили, бензопила не боїться ні снігу, ні дощу, її можна використовувати в будь-яких умовах без втрати якості роботи;

• тривалість безперервної роботи бензопили становить приблизно 8 годин, що не йде ні в яке порівняння з електропилкою.

Як правило, бензопили використовуються виключно поза приміщенням з-за великої кількості вихлопів або за умови гарної вентиляції. Перш, ніж приступати до роботи, необхідно заздалегідь приготувати спеціальну бензинову суміш або деякі виробники пропонують вже готові суміші. Бензопили більшою мірою, ніж електропили, вимагають постійного контролю наявності змащення ланцюга і двигуна в роботі, а також вони вважаються найбільш травмонебезпечними, а значить, для роботи з таким інструментом потрібно мати певну вправність і досвід.

Докладніше про вибір електропили і бензопили на відео:

Бензопила або електропила — 6 факторів для порівняння

У статті порівняємо два популярні інструменти для деревообробки: бензопили та електропили. У кожного з них свої переваги та недоліки. Якщо про них знати, визначитись із вибором стане простіше. Приєднуйтесь до нас, щоб розібратися, який інструмент ідеально підходить для ваших потреб!

Бензопила або електропила: що вибрати

Вибір між бензопилою та електропилою залежить від обсягу роботи, місця використання та особистих переваг. Розглянемо основні різниці між цими інструментами, щоб допомогти визначитися з вибором.

1. Потужність та продуктивність: бензопили потужніші, тому їм по силі товсті стовбури та гілки. Електропили, хоч і не такі потужні, зате працюють плавніше та стабільніше.
2. Рухливість: бензопили мобільні та не залежать від джерела живлення, що дозволяє використовувати їх у віддалених від цивілізації районах. Електропили вимагають доступу до електрики, обмежуючи їх використання.
3. Вага та керування: електропили легше та простіше в управлінні, що зручно для домашніх завдань. Бензопили важчі та потребують певного досвіду для безпечної роботи.
4. Рівень шуму: бензопили набагато шумніші, що може бути проблемою в житлових районах. Електропили працюють тихіше, і це дає можливість використовувати їх у більш чутливих до шуму місцях.
5. Обслуговування та витратні матеріали: бензопили потребують регулярного обслуговування — заміни свічок запалювання та мастила. Електропили не вибагливі.

Якщо потрібна потужна та мобільна пилка, варто придивитися до бензо-. Ідеальним варіантом для домашнього використання є тиха та легка електромодель.

Принцип роботи

Специфіка роботи бензопил та електропил у чомусь схожа, а в чомусь відрізняється. Заковика у джерелі енергії, що використовується.

У бензопили двотактний двигун внутрішнього згоряння, який працює на суміші бензину та мастила. У процесі згоряння палива створюється механічна енергія, яка передається ланцюговий привід через систему передач. Це призводить до обертання пиляльного кола навколо шини, що дозволяє здійснювати різання дерева або інших матеріалів.

У електропили двигун отримує живлення від підключеного кабелю чи акумулятора. При подачі електрики на електродвигун він створює механічну енергію, яка аналогічно бензопилці передається на ланцюговий привід через систему передач. В результаті пильний ланцюг обертається навколо шини, виконуючи різання.

Попри різні джерела енергії, обидва інструменти мають подібний механізм роботи, заснований на обертанні пиляльного ланцюга навколо шини. Однак бензопили потужніші й моторніші за швидкістю різання, в той час, як електропили працюють тихіше і стабільніше.

Основні характеристики

Ключові параметри інструментів, що порівнюються, включають потужність, вагу, рівень шуму, довжину шини та тип приводу. Розглянемо кожну з них:

• У бензопили потужність двигуна вимірюється в кінських силах (к.с.) або кіловатах (кВт). Залежно від моделі, вона від 1,2 кВт (1,6 л.с.) до 6 кВт (8 л.с.) та вище.
• У електропили потужність електродвигуна вимірюється у ватах (Вт) чи амперах (А). Найчастіше вона від 500 Вт до 2,2 кВт.

• Бензомоделі від 3 кг до 9 кг і вище, залежно від потужності та розміру двигуна.
• Електродевайси від 2,5 кг до 6 кг, залежно від моделі та місткості акумулятора.

• Бензо- шумні, приблизно 100-115 дБ і вище.
• Електро- щадні для слуху, близько 85-100 дБ.

• Шини бензопилу можуть бути довжиною від 30 см до 90 см і навіть більше для професійних моделей.
• У електродевайсів шини зазвичай коротші, від 25 см — побутових і до 45 см — професійних.

• У бензопили двотактний двигун внутрішнього згоряння для передачі механічної енергії.
• У електропили двигун отримує живлення від мережі або акумулятора.

Бензинові моделі підходять для важких і тривалих робіт, тоді як електро- більшою мірою розраховані для домашніх завдань і легкої деревообробки.

Зручність використання

Комфорт при роботі з цими пристроями залежить від ваги, керування, обслуговування та маневровості. Розглянемо ці аспекти кожного типу пили:

Мобільність є основною перевагою, оскільки немає прив’язки до розетки.

Можна використовувати далеко від цивілізації та робити роботи у великих обсягах

Обмежена довжиною кабелю або зарядом акумулятора.

Там, де немає електрики, працювати не вдасться

Електропили вважаються зручнішими для домашніх користувачів та новачків завдяки легкості, простоті управління та мінімальному обслуговуванню. Бензопили ж краще для досвідчених користувачів та професіоналів, що вимагають більшої потужності та мобільності.

Продуктивність

Результативність бензопил та електропил сильно залежить від їх потужності, довжини шини та якості пиляльного ланцюга. Кожен тип має свої можливості.

• Потужність велика, тому справляється з товстими стволами твердих порід дерев.
• Швидкість різання також вражає завдяки високій потужності.
• Тривалість роботи довша і залежить від достатньої кількості палива в бачку. Проте, ефективність знижується, якщо пристрій неправильно експлуатувати або недостатньо обслуговувати.

• Потужність слабша, різання товстих стволів не здолає.
• Швидкість різання поступається через меншу потужність.
• Тривалість роботи безперебійна при підключенні до мережі, а акумуляторні моделі обмежені зарядом акуума.

Продуктивність бензопил вище, ніж в електропил, завдяки їхній більшій потужності та швидкості різання. Однак електропили забезпечують плавну та стабільну роботу, що краще для домашніх завдань та легкої деревообробки.

Вартість

На ціну впливають ряд факторів — потужність, розмір, бренд та додаткові функції. Загалом вартість електропил зазвичай нижча, ніж бензопил, але тут також варто врахувати витрати на експлуатацію та обслуговування.

Цінник на бензопили варіюється від $200 до $1000 та вище для професійних моделей. Купивши такий пристрій, варто враховувати, що доведеться постійно витрачатися на паливо (бензин та мастило), а також заміну та обслуговування двигуна та інших компонентів. У довгостроковій перспективі такі моделі дуже затратні.

Електропила дешевше, від $50 до $300 і вище для акумуляторних моделей з великою місткістю та додатковими функціями. Витрати на електрику або заміну акумулятора зазвичай нижчі за витрати на паливо для бензопил. Однак, акумуляторні моделі згодом потребують заміни акумулятора. Його вартість не з бюджетних. Хоча, загалом, електропили вимагають менше обслуговування, що може заощадити гроші та час на довгостроковій основі.

Надійність

Бензопили міцніші та довговічніші, вони витримують важкі навантаження і тривале використання. Двотактний двигун внутрішнього згоряння теж не підкачає при правильній експлуатації та регулярному обслуговуванні. Однак, він також схильний до зносу і ламання. Вічного нічого немає. І все ж надійність бензопили багато в чому залежить від регулярного обслуговування, заміни виснажених деталей і якості палива, що використовується.

У електропил менш міцна конструкція, порівняно з бензопилами. Але при правильному використанні та обслуговуванні вони можуть прослужити довгий час. Адже електродвигуни рідше ламаються через меншу кількість деталей, що рухаються. Вони не настільки складні в обслуговуванні, як двигуни внутрішнього згоряння.

Особливості бензопили та електропили

Бензопили доступні в різних розмірах, потужностях та довжинах шин, що дозволяє вибрати оптимальний інструмент залежно від потреб користувача.

Електропили не виробляють викидів і працюють тихо, вони ідеальні для тих, хто цінує екологічність.

Висновки такі: якщо потрібний потужний інструмент для важких робіт та високої продуктивності, а також користувач готовий витратити час та гроші на обслуговування та паливо, бензопила буде найкращим вибором. Вона також підходить для використання у віддалених місцях без доступу до електроенергії.

Якщо в пріоритеті екологічний, тихий та легкий у використанні інструмент для домашніх завдань та легкої деревообробки, то електропила буде оптимальним вибором. Вона зазвичай дешевше в купівлі та обслуговуванні, але обмежена у потужності та мобільності.

При виборі між бензопилою та електропилою користувачі враховують свої потреби, умови використання, бюджет та досвід роботи з подібними інструментами. Деякі вважають за краще тримати у своєму арсеналі обидва типи пилок для різних завдань і ситуацій.