Фізика. Повторне видання. 8 клас. Барʼяхтар (2025)

§ 5. Потужність

ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ. Поміркуйте над лексичним значенням слова «потужний». Що означає це слово? Для характеристики чого (кого) ви його використовуєте? А чи зустрічались ви із цим словом у техніці? Наведіть приклади.

1. Що характеризує потужність?

Різним виконавцям для виконання тієї самої роботи потрібен різний час: екскаватор швидше за копача викопає траншею (рис. 5.1); кран швидше за вантажника підніме потрібну кількість цеглин; трактор швидше за коня зоре поле тощо.

Рис. 5.1. Екскаватор виконує ту саму роботу в декілька разів швидше за копача

Для характеристики швидкості виконання роботи використовують фізичну величину потужність.

Потужність — це фізична величина, яка характеризує швидкість виконання роботи й дорівнює відношенню виконаної роботи до часу, за який цю роботу виконано

Потужність

N — потужність

А — механічна робота

t — час виконання роботи

Потужність позначають символом N (зазвичай у механіці) або Р (зазвичай в електриці).

Одиниця потужності в СІ — ват; названа на честь британського інженера та винахідника Дж. Ватта (1736-1819).

1 Вт дорівнює потужності, за якої протягом 1 с виконується робота 1 Дж:

З означення потужності випливає, що потужність чисельно дорівнює роботі, яку виконало тіло за одну секунду. Тобто під час виконання механічної роботи більшу потужність розвиває те тіло, яке за той самий час виконує більшу роботу.

• Скористайтеся таблицею і дайте відповіді на запитання: яку роботу виконає сила тяги одного двигуна літака АН-140 за 1 секунду? за 10 секунд?

Потужність двигунів

Технічний засіб	Потужність, кВт
Пральні машини	0,15-0,45
Пилососи	1,3-2,5
Мотоцикли	11-230
Легкові автомобілі	37-1000
Вантажні автомобілі	35-2940
Трактори	45-410
Гелікоптери	425-8380
Літак АН-140 (1 двигун)	1840

ДОСЛІДЖЕННЯ

Що знадобиться: рулетка; секундомір; допомога друга або подруги.

Підніміться сходами з першого поверху на другий — спочатку повільно, а потім швидко. Визначте потужність, яку ви розвиваєте в кожному випадку. Для цього згадайте, що, піднімаючись, ви долаєте силу притягання Землі.

2. Швидше і сильніше — чи означає це потужніше?

Ми отримали ще одну формулу для визначення потужності:

N = Fv

Зверніть увагу! Ця формула дозволяє розрахувати також миттєву потужність (тобто потужність у певний момент часу) транспортного засобу, навіть якщо швидкість його руху та сила тяги змінюються.

• Коли дорога починає підніматися вгору, водій або водійка автомобіля натискає на педаль газу, адже інакше двигун може заглухнути. Поясніть, чому.

А ЯК НАСПРАВДІ?

Як одиницю потужності Джеймс Ватт запровадив кінську силу. Цю одиницю й зараз використовують у техніці: 1 к. с. ≈ 735,5 Вт.

У статті в інтернеті було написано: «У той час в Англії для підняття із шахти вугілля, води й людей використовували бочки. Маса бочки разом із вантажем становила приблизно 172 кг. Тягнули таку бочку за канат, перекинутий через блок, два коні. Коні рухалися зі швидкістю 2 милі за годину». Чи правильні дані навів автор? (1 миля ≈ 1,6 км).

3. Учимося розв’язувати задачі

Задача. Людина рівномірно піднімає відро з водою на висоту 5 м за 5 с. Яку потужність розвиває людина, якщо маса відра з водою становить 10 кг?

ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...

Будь-яка комаха значно сильніша за слона. Парадоксальне твердження? Але воно є правильним, якщо порівнювати їхні відносні потужності.

Хтось бачив стрибки слона? А от людина може стрибати навіть вище за свій зріст. Так, світовий рекорд у стрибках у висоту серед жінок (2 м 10 см, 2024 р.) належить українській атлетці Ярославі Магучіх, яка має зріст 180 см. Стрибки будь-якої кішки перевищують її зріст у 2-3 рази, а блохи — навіть у 100 разів!

На жаль, зі збільшенням розмірів зменшується не тільки відносна потужність, але й відносна міцність скелета. Тобто великим бути «невигідно». Може, саме тому в природі існують тільки три види слонів, але мільйони видів комах.

ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ

Потужність — це фізична величина, яка характеризує швидкість виконання роботи й дорівнює відношенню виконаної роботи до часу, за який цю роботу виконано:

Одиниця потужності в СІ — ват (Вт):

Позасистемна одиниця потужності — кінська сила: 1 к. с. ≈ 735,5 Вт.

Чим більшу силу тяги створює двигун і чим швидше рухається транспортний засіб, тим двигун потужніший.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Дайте означення потужності. 2. Назвіть одиницю потужності в СІ і дайте її означення. 3. Яку позасистемну одиницю потужності ви знаєте? 4. Як визначити потужність, яку розвиває тіло, якщо відомі сила, що діє на тіло, і швидкість руху тіла?

ВПРАВА № 5

1. Вчителька і учень за однаковий час піднялися сходами з першого поверху на другий. Хто з них розвинув більшу потужність?

2. Під час змагань хлопчик розвинув потужність 160 Вт. Яку роботу виконав хлопчик за 20 с?

3. За який час двигун автомобіля, розвиваючи потужність 150 кВт, виконає роботу 900 кДж?

4. Загальна потужність двигунів літака становить 10 МВт. Визначте силу опору рухові, якщо літак рухається зі швидкістю 720 км/год.

5. На графіку подано залежність сили тяги мотоцикла від шляху, який він долає за 2 хв руху. Визначте середню потужність двигуна мотоцикла.

6. «Три ущелини» — розташована в Китаї найпотужніша гідроелектростанція у світі. Вона може замінити 9 атомних електростанцій. Висота її греблі дорівнює 180 м, потужність водного потоку — 22,5 ГВт. Визначте об’єм води, що падає з греблі за хвилину.

7. Складіть 1-2 задачі за темою § 5. Розв’яжіть одержані задачі; їхні умови та розв’язання оформте на окремому аркуші.