Công suất

1) Định nghĩa

Đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian gọi là công suất.

Công suất trung bình:  \( {{P}_{tb}}=\frac{A}{t} \)   (4.15)

Công suất tức thời:  \( P=\frac{dA}{dt} \)   (4.16)

Công suất của một máy nào đó đặc trưng cho khả năng sinh công của máy đó trong một đơn vị thời gian. Trong hệ SI, đơn vị của công suất là oát (W).

Trước đây người ta thường so sánh khả năng sinh công của máy móc với khả năng sinh công của con ngựa. Vì thế, trong kĩ thuật, người ta còn dùng đơn vị công suất là mã lực, kí hiệu là CV hoặc HP.

Ta có: 1HP  \( \approx  \) 736 W.

Từ biểu thức tính công suất trung bình (4.15), ta có thể ước lượng công sinh ra trong thời gian t là  \( A=Pt  \). Vì thế ta còn đo công bằng đơn vị kilo oát giờ (kWh):

1 kWh = 10³ W. 3600 s = 3,6.106 (J)

Bảng 4.1 Một vài giá trị công suất

2) Liên hệ giữa công suất, lực và vận tốc

Ta có:  \( P=\frac{dA}{dt}=\frac{\overrightarrow{F}d\vec{s}}{dt}=\overrightarrow{F}\frac{d\vec{s}}{dt}=\overrightarrow{F}.\vec{v} \)   (4.17)

Vậy: Công suất bằng tích vô hướng của lực tác dụng với vận tốc của vật.

Nếu lực tác dụng luôn cùng hướng với vận tốc thì ta có: P=F.v  (4.18)

Công thức (4.18) là cơ sở để chế tạo ra hộp số của xe máy và xe hơi: Do công suất của động cơ đốt trong có một giá trị nhất định, nên khi xe lên dốc, ta cần lực phát động lớn, muốn vậy, phải giảm vận tốc của xe; ngược lại, khi xe chạy trên đường ngang, ta không cần lực phát động lớn, vì thế vận tốc của xe phải lớn. Bộ hộp số được chế ra nhằm đáp ứng yêu cầu trên.

Trong chuyển động quay, ta có quan hệ giữa công suất, momen lực và vận tốc góc như sau:

 \( P=\frac{dA}{dt}=\frac{{{\mathcal{M}}_{\Delta }}.d\varphi }{dt}={{\mathcal{M}}_{\Delta }}.\omega  \)     (4.19) hay  \( P={{\overrightarrow{\mathcal{M}}}_{\Delta }}.\vec{\omega } \)    (4.20)