Мощность в физике — обозначение, формулы и примеры
Покажем, как применять знание физики в жизни
Начать учиться
Понятие мощности школьники изучают на уроках физики в 7 классе. С этим понятием мы часто сталкиваемся в жизни, когда говорим про мощность бытовых приборов или автомобилей. Давайте разберемся, что такое мощность в физике и в механике, какой буквой она обозначается и в чем измеряется.
Определение мощности
Допустим, нам необходимо убрать урожай пшеницы с поля площадью 100 га. Это можно сделать вручную или с помощью комбайна. Очевидно, что пока человек обработает 1 га площади, комбайн успеет сделать намного больше. В данном случае разница между человеком и техникой — именно то, что называют мощностью. Отсюда вытекает первое определение.
Мощность в физике — это количество работы, которая совершается за единицу времени.
Рассмотрим другой пример: между точкой А и точкой Б расстояние 15 км, которое человек проходит за 3 часа, а автомобиль может проехать всего за 10 минут. Понятно, что одно и то же количество работы они сделают за разное время. Что показывает мощность в данном случае? Как быстро или с какой скоростью выполняется некая работа.
В электромеханике эта величина имеет еще одно определение.
Мощность — это скалярная физическая величина, которая характеризует мгновенную скорость передачи энергии от системы к системе или скорость преобразования, изменения, потребления энергии.
Напомним, что скалярными величинами называются те, значение которых выражается только числом (без вектора направления).
Мощность человека в зависимости от деятельности
Вид деятельности | Мощность, Вт |
|---|---|
Неспешная ходьба | 60–65 |
Бег со скоростью 9 км/ч | 750 |
Плавание со скоростью 50 м/мин | 850 |
Игра в футбол | 930 |
Пятерка по физике у тебя в кармане!
Решай домашку по физике на изи.
Как обозначается мощность: единицы измерения
В таблице выше вы увидели обозначение в ваттах, и читая инструкции к бытовой технике, можно заметить, что среди характеристик прибора обязательно указано количество ватт. Это единица измерения механической мощности, используемая в международной системе СИ. Она обозначается буквой W или Вт.
Измерение мощности в ваттах было принято в честь шотландского ученого Джеймса Уатта — изобретателя паровой машины. Он стал одним из родоначальников английской промышленной революции.
В физике принято следующее обозначение мощности: 1 Вт = 1 Дж / 1с.
Это значит, что за 1 ватт принята мощность, необходимая для совершения работы в 1 джоуль за 1 секунду.
В каких единицах еще измеряется мощность? Ученые-астрофизики измеряют ее в эргах в секунду (эрг/сек), а в автомобилестроении до сих пор можно услышать о лошадиных силах.
Интересно, что автором этой последней единицы измерения стал все тот же шотландец Джеймс Уатт. На одной из пивоварен, где он проводил свои исследования, хозяин накачивал воду для производства с помощью лошадей. И Уатт выяснил, что 1 лошадь за секунду поднимает около 75 кг воды на высоту 1 метр. Вот так и появилось измерение в лошадиных силах. Правда, сегодня такое обозначение мощности в физике считается устаревшим.
Одна лошадиная сила — это мощность, необходимая для поднятия груза в 75 кг за 1 секунду на 1 метр. 🐴
Единицы измерения | |
|---|---|
1 ватт | 1 |
1 киловатт | 103 |
1 мегаватт | 106 |
1 эрг в секунду | 10-7 |
1 метрическая лошадиная сила | 735,5 |
Подготовка к ОГЭ по физике онлайн поможет снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.
Все формулы мощности
Зная определения, несложно понять формулы мощности, используемые в разных разделах физики — в механике и электротехнике.
В механике
Механическая мощность (N) равна отношению работы ко времени, за которое она была выполнена.
Основная формула:
N = A / t, где A — работа, t — время ее выполнения.
Если вспомнить, что работой называется произведение модуля силы, модуля перемещения и косинуса угла между ними, мы получим формулу измерения работы.
Если направления модуля приложения силы и модуля перемещения объекта совпадают, угол будет равен 0 градусов, а его косинус равен 1. В таком случае формулу можно упростить:
A = F × S
Используем эту формулу для вычисления мощности:
N = A / t = F × S / t = F × V
В последнем выражении мы исходим из того, что скорость (V) равна отношению перемещения объекта на время, за которое это перемещение произошло.
В электротехнике
В общем случае электрическая мощность (P) говорит о скорости передачи энергии. Она равна произведению напряжения на участке цепи на величину тока, проходящего по этому участку.
P = I × U, где I — сила тока, U — напряжение.
В электротехнике существует несколько видов мощности: активная, реактивная, полная, пиковая и т. д. Но это тема отдельного материала, сейчас же мы потренируемся решать задачи на основе общего понимания этой величины. Посмотрим, как найти мощность, используя вышеуказанные формулы по физике.
Задача 1
Допустим, человек поднимает ведро воды из колодца, прикладывая силу 60 Н. Глубина колодца составляет 10 м, а время, необходимое для поднятия — 30 сек. Какова будет мощность человека в этом случае?
Решение:
Найдем вначале величину работы, используя тот факт, что мы знаем расстояние перемещения (глубину колодца 10 м) и приложенную силу 60 Н.
A = F × S = 60 Н × 10 м = 600 Дж
Когда известно значение работы и времени, найти мощность несложно:
N = A / t = 600 Дж / 30 сек = 20 Вт
Ответ: мощность человека при поднятии ведра — 20 ватт.
Задача 2
В комнате включена лампа мощностью 100 Вт. Напряжение домашней электросети — 220 В. Какая сила тока проходит через эту лампу?
Решение:
Мы знаем, что Р = 100 Вт, а U = 220 В.
Поскольку P = I × U, следовательно I = P / U.
I = 100 / 220 = 0,45 А.
Ответ: через лампу пройдет сила тока 0,45 А.
Вопросы для самопроверки
Что характеризует механическая мощность?
Какие существуют единицы измерения мощности в физике?
Какая из единиц измерения считается устаревшей?
Мощность можно назвать скалярной величиной? Что это означает?
- Как из формулы нахождения мощности получить работу?
Какой буквой обозначается мощность в механике, а какой — в электротехнике?
Какую работу производит за 30 минут устройство мощностью 600 Вт?
Как узнать напряжение в сети, если мы знаем мощность подключенного к ней прибора и силу тока, проходящую через прибор?
Если в течение 1 часа автомобиль №1 едет со скоростью 60 км/ч, а автомобиль №2 — со скоростью 90 км/ч, одинаковую ли мощность они развивают в это время?
Допустим, автобус отвез пассажиров из города А в город В за 1 час.
Если он планирует вернуться в город А пустым по той же трассе и потратить на это 1 час, ему понадобится развить такую же мощность или меньшую?
Яна Кононенко
К предыдущей статье
112.5K
Архимедова сила
К следующей статье
106.9K
Напряженность электрического поля
Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке
На вводном уроке с методистом
Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению
Расскажем, как проходят занятия
Подберём курс
описание, содержание, интересные факты и многое другое о фильме
Взрыв, прогремевший на 4-м энергоблоке, полностью разрушил ядерный реактор, после чего из расположенной вокруг станции 30-километровой «зоны отчуждения» было срочно эвакуировано более 100 тысяч человек. Эта территория до сих пор считается непригодной для проживания. Причиной взрыва стало сочетание нескольких факторов, связанных с обеспечением безопасности работы станции.
Тех сослуживцев, кого все-таки направили на место событий, Николай больше никогда не видел.
Было решено, что в затопленные камеры четвертого реактора отправятся три добровольца, чтобы открыть запорные клапаны и выпустить воду.
Главные герои фильма — люди разных профессий, они живут рутинной, привычной жизнью. Столкнувшись с аварией, они оказались в положении, которое требовало от них удивительного и страшного самопожертвования, они оказались в обстоятельствах, когда человеческие характер проявлялись очень по разному: “Что заставляет обычных людей, которым в повседневной жизни не всегда хватает порядочности и смелости, идти на подвиг, жертвовать своим здоровьем и жизнью? Это очень интересный вопрос, на который мы искали ответ в нашем фильме. Вы увидите в этой картине очень конкретные характеры, но таких людей были тысячи”, — размышляет Александр Роднянский.
И именно поэтому предложили написать сценарий талантливому автору — Алексею Казакову, за плечами которого несколько очень успешных жанровых зрительских картин.
Так редко бывает, у нас очень часто режиссеры, способные делать убедительные психологические драмы, внутренне стесняются больших жанров. Они боятся большой аудитории, прямых эмоций и всего того, что потом, в случае неуспеха, может быть вменено им в вину — “уж слишком примитивно”, “уж слишком плоско”, “уж слишком как всегда”, “уж слишком конвенционально”, “нет чтобы замысловато, лукаво, хитро, умно”. Уже в фильме “Тренер” было понятно, что Данила этого не боится. Наверное, это связано прежде всего с важными особенностями его характера, которые и помогли его успеху как актера — он хочет волновать аудиторию. А в нашем фильме волнения, проживание, эмоции, чувства — это главное, без сомнения. С момента, как Данила прочитал сценарий, я сразу почувствовал, по его ответам, вопросам и комментариям, что его это заинтересовало, что он для себя внутреннее решение принял. И он присоединился к проекту так же, как он принимает участие во всем, что он делает — абсолютно, полностью, со стопроцентной энергией и ответственностью.
Он присоединился к группе сценаристов. Он уже знал, чего ему хочется добиться, каким он хочет сделать фильм, каким он видит своего героя. Он хотел прежде всего полноценной, внятной, сильной истории отношений. И я рад, что в лице Данилы я нашел не только режиссера, но и полноценного партнера и продюсера фильма”. “Я был в Ирландии на съемках и получил письмо от Александра Роднянского. Мне прислали некий текст, скорее наброски, но там была одна пронзительная сцена, которая на меня произвела сильное эмоциональное впечатление, после чего я абсолютно ясно увидел и понял, как именно я могу рассказать эту историю”, — вспоминает Данила Козловский.
Когда мы подъезжали, начал моросить дождик – и вдруг я словно увидел в окно Чернобыльскую атомную станцию! Я получил тогда неизгладимое впечатление, можно сказать, прикоснулся к истории, так как две станции строились по одному и тому же проекту. У меня было ощущение, что я перенесся на машине времени и оказался в другой эпохе. Там я собственными глазами убедился, что лучшего объекта для съемок не найти. Мы встретились с Данилой, я показал ему фотографии и сказал, что снимать надо там. “Ты с ума сошел? Это действующая атомная станция! Это невозможно!” — ответил он”, — вспоминает художник-постановщик фильма Тимур Шагиахмедов. И все-таки авторам картины удалось совершить невозможное: значительная часть съемок действительно прошла на территории Курской атомной электростанции. “Я очень благодарен и “Росатому”, и Администрации президента за их поддержку. Мы прошли непростой и долгий путь от сомнений и настороженности до доверия и, в конечном итоге, до реализации такого сложного и амбициозного проекта”, – говорит Данила Козловский.
“Нам очень повезло, что у нас была возможность снимать на реальном объекте с его уникальной энергетикой. Если бы мы построили “выгородку”, задекорированную под стены АЭС, то это было бы совсем не то же самое. Тот масштаб и та свобода, которые дает реальный объект, не сравнятся ни с чем”, — восхищается оператор-постановщик Ксения Середа.
Нам было важно рассказать эту историю через героя, который опоздал: он приехал, когда все уже, в общем-то, произошло. И вот ты зажигаешь все эти источники, запускаешь дымы, транспорт пошел, люди, вода – и все начинает играть, как оркестр, как единый организм! Время, декорации, реквизит — все это оживает”, — делится впечатлением от работы над сценой Данила Козловский.
При соприкосновении с ней раскаленной массы ядерного реактора неминуемо произошел бы новый, еще более мощный взрыв, который поднял бы в воздух колоссальные объемы радиоактивного пара. Под угрозой заражения оказалась бы вся Европа и западная часть России. Из-за разрушений на станции откачать воду дистанционно было невозможно – нужно было задействовать водолазов. Температура воды под реактором к тому времени составляла +56°C и продолжала увеличиваться. Тем, кто отважился бы в нее погрузиться, неминуемо грозили страшные дозы облучения, не говоря уже о риске взрыва, который мог случиться в любую минуту, похоронив смельчаков под завалами.
“Нам это очень помогло, потому что в какой-то момент мы стали импровизировать под водой, и, благодаря навыкам, полученным в школе ныряльщиков, смогли чувствовать себя в воде гораздо свободнее, а это, в свою очередь, помогло развить историю, сделать ее крупнее. И, что самое важное — в картине нет ни единого кадра, в котором были бы задействованы водолазы-дублеры”, — говорит Данила Козловский.
Было немного тревожно, но и интересно попробовать себя”,– признается оператор-постановщик Ксения Середа. “Во время работы над подводными сценами мы долго не могли снять эпизод, в котором персонажу Филиппа Авдеева становится плохо… потому что он играл слишком натурально! Он научился так мастерски выплевывать изо рта загубник и оседать по стенке, что дублей пять подряд были сорваны из-за того, что местные спасатели, дежурившие на съемках, бросались ему на помощь, пытались вставить загубник обратно и поднять на ноги. Они были уверены, что актер находится в состоянии шока, а Филипп отбивался от них и кричал: “Я играю! I’macting, I’mok!”,– вспоминает Данила Козловский. Однако наступил момент, когда помощь спасателей оказалась для Филиппа очень кстати. “У нас были ботинки со свинцом, которые помогали нам опускаться на дно, на глубину примерно 5 м. Там тебя прибивает к полу, ты должен найти и взять под водой катушку, параллельно взять фонарь, увидеть куда идти и немедленно отправиться в нужную сторону.
В тот момент мы еще были без кислородных баллонов, и должны были передвигаться, задерживая дыхание под водой. На пути стояли спасатели, которые давали нам кислород, но в какой-то момент я не успел взять воздух и начал опускаться вниз, понимая, что меня тащит на дно свинец. В маску стала затекать вода. У меня началась паническая атака. Но я вспомнил, как нас учили, что маску надо приподнять и выдохнуть, чтобы вода ушла из нее. Я попытался сделать это в резиновых перчатках, но в итоге только набрал еще больше воды и совершенно перестал что-либо видеть. В самый последний момент спасатель увидел мое лицо и засунул в рот клапан с кислородом”, – делится неприятным воспоминанием Филипп Авдеев.
Художникам удалось собрать тысячи единиц подлинных исторических артефактов: часов, очков, ручек, сигарет, бутылок, пепельниц, чертежей, фотографий, печатных машинок, телевизоров, видеомагнитофонов и дозиметров разных размеров. Приметы эпохи можно увидеть в фильме везде – от кухни до штаба ликвидаторов. “Художники проводили для меня кастинги реквизита: приходили ко мне в офис и выкладывали на полиэтилене, как на барахолке 90-х, различные предметы, и я мог, к примеру, выбрать подлинные очки того времени, которые мне нравились, зажигалку, ключи, часы. Так же было и с транспортом. Мы поехали в поле, куда они пригнали “скорые”, “пожарные”, “Икарусы”, “ЛиАЗы”, “Волги”, “Жигули” разных цветов с сказали: “Выбирай!”. Все это они каким-то образом доставали из музеев и частных коллекций. У нас есть сцена совещания в штабе ликвидаторов, которая происходит за столом. Она длится не более 7 минут, но в ней было задействовано порядка 1000 единиц реквизита на сцену! А когда мы приехали в павильон декорации «больница», то вся съемочная группа буквально открыла рты – настолько аутентичным все было и соответствовало историческому пространству.
Каждая деталь была воссоздана очень точно. Это действительно была настоящая больница с плиткой, с мраморным полом, с дверьми того времени. Где они это все нашли, я совершенно не представляю”, — восхищается Данила Козловский.
Именно Варвара настояла на том, чтобы все костюмы в кадре были аутентичными – включая различные комплекты формы ликвидаторов, маски и даже нательное белье. Все это было приобретено на барахолках и в винтажных магазинах. В оригинальных костюмах 80-х снимались даже актеры массовых сцен, число которых в некоторых эпизодах доходило до 500 человек. И яркая рубашка, которую в кадре носит герой Данилы Козловского, – ровесница актера. “Рубашка 1985-го года рождения, джинсы 1984-го года, кроссовки 1981-го. Варя где-то отыскала ее и принесла мне со словами: “Вот, меряй! Господи, хоть бы эта рубашка тебе подошла!” И она очень радовалась, когда так и случилось. На мой взгляд, рубашка была очень пестрой, но Варя мне просто сказала, что я ничего не понимаю, и сразу предупредила, что если я хоть что-то сделаю с этой рубашкой, то она меня убьет, так как другой такой нет. А мне в ней предстояло ехать на пожар… “Ты должен понимать, что эта рубашка – твой родственник: это твой брат, твоя сестра. Поэтому ты должен беречь эту рубашку”, – с улыбкой вспоминает Данила Козловский.
“Во время сцены пожара мне было важно, чтобы музыка не звучала «рафинированно», чтобы условная скрипка не звучала так, как будто на ней играет мастер. Чтобы добиться такого эффекта, я использовал разные приемы: быстрые пассажи, недостаток чистоты, исполнение, при котором скрипка “плавает” в тоне и специально где-то не попадает в ноты, создавая ощущение дополнительного напряжения. Ведь в этот момент у героя нет ни секунды передышки, он сам – как натянутая струна. Я просил музыкантов исполнять оркестровые партии с очень странными артикуляциями, представлять, что у них болезнь Паркинсона, чтобы дрожала рука. Когда все это набирается в сумме, то получается удивительная структура разрушающегося аккорда, который сам по себе достаточно красив, но за счет того, что тембры ограничены до крайности, до безумия, то создается ощущение, что мы находимся на пределе эмоционального накала. А еще среди авангардных музыкантов существует забавная техника, когда они меняют руки местами, и в результате структура исполнения получается рваной.

Если он планирует вернуться в город А пустым по той же трассе и потратить на это 1 час, ему понадобится развить такую же мощность или меньшую?