Рішення для роботи, продуктивності та ефективності I • Мате-Брінкманн
1. Автомобіль виїжджає на відстань 5,4 км з постійною силою F = 150 Н.
Яка робота проводиться?
Детальне рішення
Виконується робота потужністю 810 000 Нм.
2. Робітник тягне цеглу висотою 15 м над нерухомим рулоном. Він транспортує 30 кг каменів за вантаж і займає півхвилини.
Обчисліть роботу та результати.
Детальне рішення
Робота за один заряд становить 4414,5 Нм.
Робітник виробляє близько 147,15 Вт.
3. Скільки часу потрібно хлопчикові, який має постійну потужність 50 Вт, щоб витягнути 150 кг вугілля висотою 10 м?
Детальне рішення
Хлопчикові потрібно близько 294,3 с, тобто близько 5 хвилин, щоб витягнути 150 кг вугілля висотою 10 м.
Звичайно, він робить це кількома невеликими порціями.
4-й. Яка робота моряка (75 кг), який за 90 секунд піднімається на щоглу корабля заввишки 50 м?
Детальне рішення
Потужність, яку надає моряк при підйомі, становить 408,75 Вт.
Навіть добре підготовлений спортсмен може протриматися лише короткий час.
5. Автомобіль важить 9 кН. Він має двигун потужністю 45 кВт.
За який час машина повинна мати змогу піднятися на гору висотою 1500 м?
Детальне рішення
Щоб піднятися на гору, машині потрібно 300 секунд. Це 5 хвилин.
Втрати на тертя при врахуванні не враховувались.
6-й. Яку висоту повинен подолати мандрівник (м = 70 кг), щоб отримати "теплотворну здатність"
а) скибочку хліба (м = 40 г) 400 кДж,
б) перетворення плитки шоколаду 2400 кДж у висотну енергію?
Детальне рішення
а)
Туристу довелося б подолати висоту близько 582 м, щоб перетворити теплотворну здатність хліба.
б)Розрахунок відбувається як за а), лише з різними значеннями.
Туристу довелося б подолати висоту близько 3494,976 м, щоб перетворити теплотворну здатність плитки шоколаду. Примітка: Розраховані значення мають більше теоретичний характер, оскільки вони містять лише енергію для подолання різниці у висоті. Втрати енергії людського тіла не враховувались.
7-й. Потужний ліфт (м = 5000 кг) прискорюється рівномірно вгору і досягає v = 9 м/с через 30 с.
Яка робота для цього потрібна?
Яких характеристик повинен досягти приводний двигун?
Детальне рішення
При розрахунках слід враховувати, що частина енергії виникає як кінетична енергія, інша частина - як висотна енергія.
Робота прискорення становить 6824,25 кДж. Необхідна потужність приводу становить 227,475 кВт.
Коментар:
Більша частина енергії (6621,75 кДж) потрібна для подолання різниці у висоті. Тільки для збільшення швидкості потрібно лише 202,5 кДж
8-й. Пожежна машина пожежної частини може перекачувати 1500 літрів води висотою 75 м за хвилину. Наскільки велика потужність накачування?
Детальне рішення
Потужність насоса становить 18 393,75 Вт або приблизно 18 кВт.
9. Тарілочний посуд нагрівається в мікрохвильовій печі при 700 Вт за 1,5 хвилини.
Наскільки велика передана енергія в джоулях і в кВт-год?
Детальне рішення
Енергія, передана мікрохвильовою піччю, становить 63000 Дж або 0,0175 кВт-год.
10. Яку потужність можна отримати від водоспаду висотою 50 м, який несе 0,60 м 3 води в секунду?
Детальне рішення
Попередній розгляд: Енергія, яку можна витягти з водоспаду, відповідає енергії, яку потрібно було б витратити, щоб повернути падаючу воду назад. Витрати енергії на секунду - це продуктивність.
З водоспаду можна отримати потужність 294 кВт.
11. Гірський турист (маса багажу 100 кг) має потужність 160 Вт.
На скільки метрів вона піднімається вище в горах за 1 годину?
Детальне рішення
Турист піднімається приблизно 587 метрів на годину.
12-й. Перший паровий двигун Джеймса Ватта генерував механічну енергію 4 МДж при спалюванні 100 кг кам’яного вугілля (питома теплотворна здатність 31 МДж/кг).
Обчисліть ККД машини.
Детальне рішення
Попередній розгляд: 100 кг кам’яного вугілля має теплотворну здатність 3100 МДж, ця енергія подається в парову машину. З іншого боку, він випромінює енергію 4 МДж. Ефективність машини розраховується із співвідношення енергії, що подається, до енергії, що подається.
Ефективність парової машини становить 0,00129 або 0,129%, що означає, що лише близько 0,129% поставленої енергії перетворюється на корисну енергію. Решта складається з втрат.
Джеймс Уотт, безперечно, був радий, що машина навіть працює.
13. Блок охолодження має споживану потужність P = 1,5 кВт. Фактична потужність охолодження P = 0,9 кВт.
Наскільки велика ефективність?
Детальне рішення
ККД охолоджувального агрегату становить 0,6 або 60%.
І тут завдання.