فیزیک دهمفیزیک دوم دبیرستانکار و انرژیکار و انرژی و توان

توان و بازده

توان و بازده :

ph10 s2 kar power 00 توان و بازده

توان : کمیتی است نرده ای و به صورت آهنگ انجام کار تعریف می شود .

رابطه توان متوسط به صورت زیر است :

ph10 s2 kar power 01 توان و بازده

 

که در این رابطه W کار انجام شده توسط نیرویی است که می خواهیم توان متوسط آنرا حساب کنیم .

یکای توان با توجه به رابطه فوق به صورت J/s تعریف می شود که به احترام جیمز وات مخترع انگلیسی ماشین بخار آنرا وات (W) نامگذاری کرده اند . از یکاهای دیگر توان می توان کیلووات (KW) و مگاوات (MW) و اسب بخار (hp) را نام برد که تبدیل هر یک از آنها به وات در زیر آمده است :

ph10 s2 kar power 02 توان و بازده

می دانیم که در هر سامانه برای انجام کار ، مقداری انرژی ورودی به سامانه وارد می شود و سامانه مقداری از آنرا به کار مفید تبدیل می کند و بقیه آن هم به طرق مختلف تلف می شوند . بنابراین برای هر سامانه می توان یک توان ورودی و یک توان خروجی یا مفید در نظر گرفت .

ph10 s2 kar power 10 توان و بازده

 

توان متوسط ورودی هر دستگاه را می توان از رابطه زیر حساب کرد :

ph10 s2 kar power 03 توان و بازده

که در این رابطه E انرژی ورودی به سامانه ای است که می خواهد برای ما کار انجام دهد .

بنا بر فوق می توانیم برای هر سامانه بازده تعریف کنیم . بازده یعنی نسبت کار مفید یا خروجی به انرژی ورودی ، که می توان با روابط زیر آن ها را حساب کرد :

ph10 s2 kar power 04 توان و بازده

بازده بدون یکا است که یا به صورت عددی بین ۰ و ۱ بیان می شود و یا به صورت در صد بیان می شود .

ph10 s2 kar power 05 توان و بازده

مثال ۱: جرم اتاقک بالابری به همراه بار آن ۵۰۰kg است . اگر این بالابر در مدت ۱۰s از طبقه همکف به طبقه دوم در ارتفاع ۶٫۲m برود ، توان متوسط موتور این بالابر چند اسب بخار است ؟ نیروهای اتلافی را نادیده بگیرید .

حل مثال ۱ :

ph10 s2 kar power 06 توان و بازده

مثال ۲: تلمبه ای با توان ورودی ۱۵٫۴KW در هر ثانیه ۷۰ لیتر آب دریاچه ای به چگالی ۱ گرم بر سانتی متر مکعب را مطابق شکل زیر تا ارتفاع ۱۵ متری مخزنی می فرستد . بازده تلمبه چند درصد است ؟

حل مثال ۲:

ph10 s2 kar power 07 توان و بازده

مثال ۳ : یک بالابر الکتریکی با توان مصرفی یک کیلووات و بازده ی ۸۰ درصد ، جسمی به جرم ۱۰۰kg را در چه مدت می تواند تا ارتفاع ۱۰ متری از سطح زمین بالا ببرد ؟

حل مثال ۳ :

ph10 s2 kar power 08 توان و بازده

در صورتی که در یک جابجایی تندی ثابت بماند، می توان رابطه زیر را برای توان متوسط اثبات کرد :

ph10 s2 kar power 09 توان و بازده

در رابطه بالا v تندی است .

تمرین ها :

تمرین ۱: بازده ی موتور یک آسانسور ۷۵ درصد و توان موتور آن ۲KW است . جرم کل آسانسور ۵۰۰kg است . در چه مدتی این آسانسور از روی زمین تا ارتفاع یک متری بالا رفته و سرعتش به ۲ متر بر ثانیه می رسد ؟

تمرین ۲: توان دستگاهی برابر ۸۰۰ وات و بازده آن ۸۰ درصد است . توسط این دستگاه در مدت ۱۰ ثانیه جسمی به جرم ۲۰ کیلوگرم را تا چه ارتفاعی از سطح زمین می توان با تندی ثابت بالا برد ؟

تمرین ۳: شخصی به جرم ۵۰ کیلوگرم ، ۶۰ پله را که ارتفاع هر کدام ۲۵ سانتی متر است ، در مدت زمان ۱۰۰ ثانیه با تندی ثابت بالا می رود . توان متوسط شخص در این مدت را حساب کنید.

تمرین ۴: جسمی روی سطح افقی توسط نیروی افقی F=50N با تندی ثابت ۲۰ m/s کشیده می شود . توان متوسط نیروی F را بدست آورید.

تمرین ۵: توان یک پمپ ۲۵ کیلووات است . این پمپ می تواند در هر دقیقه ۴ متر مکعب آب را از عمق ۱۳ متری زیر زمین به ۱۷ متری بالای سطح زمین با تندی ثابت منتقل کند . بازده ی پمپ چقدر است ؟ چگالی آب ۱ گرم بر سانتی متر مکعب است .

 

دانلود حل تمرین های توان و بازده :

برچسب ها

کبیری

مصطفی کبیری کناری متولد سال ۱۳۶۷ در شهرستان فریدونکنار (استان مازندران) ، دبیر فیزیک دبیرستان های شهرستان کلاردشت با سوابق تحصیلی کارشناسی رشته دبیری فیزیک در دانشگاه مازندران و کارشناسی ارشد فیزیک حالت جامد در دانشگاه تربیت مدرس تهران هستم . هدف از ایجاد این سایت برای من ، ایجاد یک محیطی آموزشی کارآمد است که در آن دانش آموزان بتوانند فیزیک را به صورت پایه ای و مفهومی بیاموزند .

مطالب مشابه

1 دیدگاه در “توان و بازده”

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید

بستن
بستن