在分析工作机的输出功率时,我们可以得出以下几点结论:
即时输出功率:当我们将工作机在某一时刻的即时牵引力和即时速度代入公式时,所求得的功率 $N$ 就是工作机在这一时刻的即时输出功率。
平均输出功率:如果我们以工作机在某段时间内的平均牵引力和平均速度代入公式,所求得的功率 $N$ 就是工作机在这段时间内的平均输出功率。
通过上述公式,我们可以观察到输出功率的两条重要规律:
牵引力与速度的正比关系:当牵引力保持不变时,输出功率 $N$ 与速度 $V$ 成正比。也就是说,在牵引力不变的情况下,汽车的速度越快,输出功率也就越大。
牵引力与速度的反比关系:当输出功率保持不变时,牵引力与速度 $V$ 成反比。如果牵引力增大,速度就会减小;反之,如果要增大速度,就必须减小牵引力。例如,当卡车上坡时,需要施加较大的牵引力,但由于卡车的输出功率不能无限增大,因此必须通过减小速度来实现增大牵引力。
题目:上海牌正-380型32吨自卸载重大卡车的最大输出功率为400马力。问当它的速度达到45公里/小时时,它的最大牵引力有多大?
解答:
根据功率的计算公式:
$$
N = F \cdot v
$$
已知最大功率 $N = 400$ 马力,换算为公斤·米/秒:
$$
400 \text{ 马力} = 400 \times 76 \text{ kg·m/s} = 30400 \text{ kg·m/s}
$$
车速 $v = 45$ 公里/小时,换算为米/秒:
$$
v = \frac{45 \times 1000}{3600} = 12.5 \text{ m/s}
$$
所以卡车的最大牵引力 $F$ 为:
$$
F = \frac{N}{v} = \frac{30400}{12.5} = 2432 \text{ kg}
$$
题目:某自动打桩机的重锤质量为375公斤,工作时每分钟举12次,每次举高1.6米。求它输出的平均功率和在工作时输出的即时功率(假设重锤匀速上升)。
解答:
$$
W = mgh = 375 \text{ kg} \times 9.8 \text{ m/s}^2 \times 1.6 \text{ m} = 5880 \text{ J}
$$
每分钟举12次,所以每分钟的总功为:
$$
W_{\text{total}} = 12 \times 5880 \text{ J} = 70560 \text{ J/min}
$$
每分钟有60秒,因此每秒的功率为:
$$
P_{\text{average}} = \frac{70560 \text{ J}}{60 \text{ s}} = 1176 \text{ W}
$$
在匀速上升的情况下,即时功率与平均功率相同,因此:
$$
P_{\text{instant}} = 1176 \text{ W}
$$
通过这些计算,我们可以得出自动打桩机在工作时的平均功率和即时功率均为1176瓦特。