7. Praca i energia

7.4 Moc

   Z punktu widzenia zastosowań praktycznych często istotnym jest nie to ile energii można uzyskać ze źródła ale to jak szybko można ją uzyskać (zamienić w użyteczną postać). Na przykład, ważnym parametrem samochodu, istotnym przy wyprzedzaniu,  jest to jak szybko samochód przyspiesza tzn. jak szybko silnik wykonuje pracę związaną z rozpędzaniem samochodu. Inny przykład to, gdy chcemy zlecić komuś pracę do wykonania. Bierzemy wtedy pod uwagę nie tylko koszty ale i czas wykonania zlecenia (pracy). Na rysunku poniżej pokazane są dwa dźwigi, które podnoszą jednakowe masy na jednakową wysokość h. Tak jak zostało to już pokazane na wcześniejszym przykładzie, każdy z dźwigów wykonuje taką samą pracę równą mgh. Jeżeli jednak uruchomisz animację to zobaczysz, że jeden z dźwigów wykonuje tę pracę w czasie o połowę krótszym niż drugi. Mówimy, że ten dźwig ma większą moc niż drugi.

Kliknij w dowolnym miejscu na rysunku żeby uruchomić animację. Ponowne kliknięcie oznacza powrót do początku.

 Rys. 7.6. Dwa dźwigi o różnej mocy


Definicja
Moc definiujemy jako ilość wykonanej pracy (lub przekazanej energii) do czasu w jakim została ona wykonana.

Jeżeli praca W została wykonana w czasie t to średnia moc jest dana wzorem

(7.11a)

Dla stałej siły F wzór ten przyjmuje postać

(7.11b)

Powróćmy jeszcze raz do przykładu pokazanego na rysunku 7.6. Widzimy, że prędkość podnoszenia masy przez pierwszy dźwig jest dwukrotnie większa, więc na podstawie wzoru (7.11b) moc tego dźwigu jest też dwukrotnie większa niż dźwigu drugiego.

Dla czasu t → 0 mówimy o mocy chwilowej

(7.11b)

Moc chwilową obliczamy jako pochodną pracy względem czasu.

Jednostki
Jednostką mocy w układzie SI jest wat (W); 1 W = 1 J/ s. Dla celów praktycznych powszechnie stosowaną jednostką mocy jest kilowat (kW), a jednostką energii (iloczyn mocy i czasu) jest kilowatogodzina (kWh).

Ćwiczenie
Teraz, gdy znasz już definicję mocy średniej i odpowiednie jednostki spróbuj ocenić średnią moc zużywaną przez urządzenia elektryczne w twoim mieszkaniu. W tym celu odczytaj stan licznika energii elektrycznej, a następnie powtórz odczyt po 24 godzinach. Jaką wielkość rejestruje licznik i w jakich jednostkach? Na podstawie tych pomiarów oblicz moc średnią.
... ...