Πόσο μεγάλη θα μπορούσε να ανυψωθεί μια μάζα στα 10 μέτρα ανά δευτερόλεπτο με κινητήρα με ρεύμα 120 βολτ και βγάζει 20 αμπέρ;

Εδώ είναι πώς να προσεγγίσετε αυτό το πρόβλημα, έχοντας κατά νου ότι πρέπει να είμαστε προσεκτικοί σχετικά με τις μονάδες και τις έννοιες που εμπλέκονται:

Κατανόηση των εννοιών

* Power: Ο ρυθμός με τον οποίο μεταφέρεται ή χρησιμοποιείται η ενέργεια. Μετρείται σε Watts (W).

* Ηλεκτρική ενέργεια: Υπολογίζεται ως το προϊόν της τάσης (V) και του ρεύματος (i).

* Μηχανική ισχύς: Ο ρυθμός με τον οποίο γίνεται η εργασία. Μετρείται σε Watts (W).

* Εργασία: Η δύναμη εφαρμόζεται σε απόσταση. Μετρείται σε joules (j).

* δύναμη: Η ώθηση ή η έλξη ενός αντικειμένου, που μετράται σε Newton (n).

* μάζα: Η ποσότητα της ύλης σε ένα αντικείμενο, που μετρήθηκε σε χιλιόγραμμα (kg).

* Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g): 9,8 m/s2 (περίπου)

Υπολογισμοί

1. Υπολογίστε την ηλεκτρική ενέργεια:

* Power (P) =Τάση (V) * ρεύμα (i)

* P =120 V * 20 a =2400 w

2. Εξετάστε την απόδοση:

* Οι κινητήρες πραγματικού κόσμου δεν είναι 100% αποτελεσματικοί. Χάνουν κάποια ενέργεια για να ζεσταθούν και τριβές. Ας υποθέσουμε μια λογική απόδοση 80% (μπορείτε να προσαρμόσετε αυτό με βάση τις προδιαγραφές του κινητήρα).

* Μηχανική ισχύς (P_Mech) =απόδοση * Ηλεκτρική ενέργεια

* P_Mech =0.80 * 2400 W =1920 W

3. Σχετικά με τη μηχανική ισχύ στην ανύψωση:

* Μηχανική ισχύς (P_Mech) =Δύναμη (F) * ταχύτητα (V)

* Θέλουμε να βρούμε τη δύναμη που απαιτείται για την ανύψωση της μάζας.

4. Απαιτείται δύναμη για την ανύψωση:

* F =p_mech / v =1920 w / 10 m / s =192 n

5. μάζα:

* Δύναμη (f) =μάζα (m) * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g)

* m =f / g =192 n / 9,8 m / s² ≈ 19,6 kg

απάντηση:

Ένας κινητήρας με αυτές τις προδιαγραφές, υποθέτοντας απόδοση 80%, θα μπορούσε θεωρητικά να ανυψώσει μάζα περίπου 19,6 kg Με ταχύτητα 10 μέτρων ανά δευτερόλεπτο.

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Περιορισμοί πραγματικού κόσμου: Οι κινητήρες έχουν περιορισμούς στη ροπή, την ταχύτητα και την ισχύ εξόδου. Ο παραπάνω υπολογισμός προϋποθέτει ιδανικές συνθήκες.

* Αποδοτικότητα: Η απόδοση κινητήρα ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό. Συμβουλευτείτε πάντα τις προδιαγραφές του κινητήρα για την πραγματική του απόδοση.

* Ασφάλεια: Είναι σημαντικό να εξετάσετε τους παράγοντες ασφαλείας όταν εργάζεστε με κινητήρες και ανυψωτικά φορτία. Χρησιμοποιείτε πάντα τον κατάλληλο εξοπλισμό και τεχνικές ασφαλείας.