この実験について
荷物をより高く持ち上げるには、より多くの仕事が必要です。仕事量が同じでも、より短い時間で持ち上げるには、より大きな出力が必要です。理想的なホイストを使って荷物と高さを比較し、その後、所要時間を変えてエネルギーの移動量と移動率を区別しましょう。
学習目標
- 他の変数を一定に保ちながら、持ち上げる高さが仕事にどう影響するかを調べましょう。
- グラフと数値の読み取り値を使って、予測を検証しましょう。
- 物理的な前提と、このモデルが適用できなくなる状況を説明しましょう。
使い方
- 120 kg の荷物を 5 s で 3 m 持ち上げます。仕事が 588.6 J、仕事率が 117.72 W であることを確認しましょう。
- 2曲線を保存してから、質量を 2 倍にします。それぞれの高さで仕事を比較しましょう。
- 3質量と高さを一定にして、所要時間を半分にします。どの表示値が 2 倍になりますか？
- 4高さをゼロに設定します。支える力はゼロではないのに、仕事がゼロになる理由を説明してください。
モデル
前提条件
- 持ち上げている間、荷物は一定の速さで鉛直方向に移動します。始動時と停止時の過渡現象は無視します。
- 機械的な損失はありません。仕事と仕事率は、電気入力ではなく、荷物に有効に伝達されるエネルギーを表します。
授業で試してみましょう
- Q12 台のモーターが、同じ荷物を同じ高さまで異なる時間で持ち上げます。一致する量はどれですか？
- Q250 kg の荷物を 0.4 m/s で持ち上げるには、どれだけの有効な仕事率が必要ですか？
よくある質問
力が所要時間によって変わらないのはなぜですか？
一定の速さでは、持ち上げる力は重力とつり合います。所要時間を短くすると、必要な一定の持ち上げる力ではなく、速さが増します。
平均出力は瞬間出力と同じですか？
このリフトの速度が一定で理想的な区間では、そうです。実際のモーターでは、荷重を加速させ、損失を克服するためにも電力が必要です。