Power

Ühe ja sama massiga õpilased teevad 400 meetri läbimisel sama palju mehaanilist tööd, kuid ometi kulub ühel õpilasel selle distantsi läbimiseks 60, teisel 70 sekundit. Töö tegemise kiirust iseloomustab võimsus. See õpilane, kes jooksis kiiremini, tegi ühes sekundis rohkem tööd, tema võimsus oli suurem.

Võimsus on füüsikaline suurus, mis väljendab ühe ajaühiku jooksul tehtud töö hulka (ehk kulutatud energiat). Võimsust tähistatakse tähega N ning seda saab arvutada valemiga:

P = \frac{A}{t}

Võimsuse ühikuks on vatt (lühend W): 1 W = 1 J / 1 s. Võimsus 1 vatt on väga väike võimsus. Rahulikult kõndides on inimese võimsus umbes 50 W. Paljude sõiduautode võimsus jääb vahemikku 70–120 kW, mis tähendab, et ühes sekundis teevad need autod tööd 70–120 kJ.


Hubble'i kosmoseteleskoobi orbiidile saatmine (STS-31). 30 000 kN jõud tõstab 2000 tonni kaaluva kosmosesüstiku Discovery. Süstiku kaubaruumis on Hubble'i kosmoseteleskoop.	Võimsuse mõõtmiseks kasutatakse tihti ka mõõtühikut hobujõud (tähis hj). Selle mõõtühiku võttis kasutusele Šoti insener James Watt 18. sajandil, et võrrelda veohobuste ja aurumootorite võimsusi. Hobujõu suurus on 735,499 vatti. Inglismaal ja USAs on hobujõu suurus 745,7 vatti.

Kui suurt keskmist võimsust arendab inimene, kes tõstab 2 sekundiga $0, 4 m$ kõrgusele $50 kg$ kaaluva kivi?

Lahendus

Võimsuse arvutamiseks on meil vaja teada seda, kui palju tehakse tööd. Kivi tõstmiseks peame ületama raskusjõu, seega on kivi tõstmiseks $0, 4 m$ kõrgusele tehtav töö kivile mõjuva raskusjõu ja läbitud teepikkuse ( $0, 4 m$ ) korrutis.

Andmed

$t = 2 s$
$h = 0, 4 m$
$m = 50 kg - --------- -$
$N - ?$

Arvutused:

A = F s = m g h = 50 kg \cdot 9, 8 N/kg \cdot 0, 4 m = 196 J

P = \frac{A}{t} = \frac{196 J}{2 s} = 98 W \approx 100 W - ----- - - ----- -

Vastus. Kivi tõstmisel arendab inimene keskmiselt võimsust $100 W$ .


Tõstja teeb oma tõste umbes kahe sekundi jooksul. Arvutades tehtud töö, saame A = mgh = 400·1,5·9,8 = 6 kJ. Võimsust arendab tõstja P = A/t = 3000 W.	On teada, et jalgrattur suudab arendada võimsust kuni 400 W ühe tunni jooksul. Selle aja jooksul teeb ta tööd A = 144 kJ.


See on RT-flex96C, väidetavalt maailma kõige võimsam diiselmootor, mille on loonud ja mida toodab Soome firma Wärtsilä. Mootor on 13,5 m kõrge ja 26,59 m pikk ning kaalub 2300 tonni. Võimsust suudab see arendada kuni 80 000 kW.	Gordoni jõe tamm Tasmaanias on 140 m kõrge ning selle kaar on 190 m pikk. Kaare paksus on kõige jämedamas kohas (all) 17,7 m ning kõige õhemas kohas (üleval) 2,75 m. Kolmele 450 MW koguvõimsusega generaatorile annab hoogu 11,3 km³ vett mahutav Gordoni veehoidla. Võrdluseks: näiteks Peipsi järve maht on 25 km³.