Калькулятор работы и мощности
Считает механическую работу силы, среднюю и мгновенную мощность, а также КПД. Переводит мощность в кВт, л.с. и формула расчета, оценивает стоимость энергии и сравнивает с реальными источниками — от лампы до энергоблока АЭС.
Что считает калькулятор механической работы и мощности
Страница предназначена для механической работы и мощности: сила действует на тело, тело перемещается, а результат выражается в джоулях и ваттах. Электрическая мощность по току и напряжению считается другим способом и вынесена в отдельный инструмент.
A — механическая работа, F — сила, s — перемещение, α — угол между силой и перемещением.
N и P — мощность, A — работа или переданная энергия, t — время.
N и P — мгновенная мощность, F — сила, v — скорость, α — угол между силой и скоростью.
η — КПД, Aполезн — полезная работа, Aзатрач — затраченная работа или энергия.
- Работа — энергия, передаваемая телу силой при перемещении. Знак работы определяет cos α: 0° — сила разгоняет, 90° — не совершает работу, 180° — тормозит
- Мощность — скорость передачи энергии. Калькулятор сразу переводит результат в кВт, л.с. и стоимость энергии за час работы
- КПД всегда меньше 100% из-за потерь (трение, нагрев, шум). Калькулятор считает потери и подсвечивает ошибку, если
Какой режим выбрать
| Что известно | Что нужно найти | Режим |
|---|---|---|
| Сила, путь и угол | Работу силы | Работа |
| Работа и время | Среднюю мощность | Мощность по работе и времени |
| Сила, скорость и угол | Мгновенную мощность | Мощность по силе и скорости |
| Полезная и затраченная работа | КПД и потери | КПД |
Перевод единиц мощности
Мощность измеряется в ваттах, но в технике используют разные единицы. Калькулятор автоматически делает все переводы:
| Единица | В ваттах | Где используется |
|---|---|---|
| 1 Вт | 1 Дж/с | СИ, электроника |
| 1 кВт | 1 000 Вт | бытовая техника, малые двигатели |
| 1 МВт | 1 000 000 Вт | промышленность, генераторы |
| 1 л.с. (метр.) | 735.5 Вт | автомобили (РФ, ЕС, Япония) |
| 1 hp (механическая) | 745.7 Вт | автомобили (США, UK) |
| 1 | 3 600 000 Дж | энергия за час, тариф ЖКХ |
W — ватт, J — джоуль, s — секунда.
kWh — киловатт-час, J — джоуль.
hpmetric — метрическая лошадиная сила, W — ватт.
Мощность через силу и скорость
Режим мощности через силу и скорость описывает мгновенную мощность действующей силы. Он удобен, когда сила и скорость постоянны, а считать работу через путь и время неудобно.
| Применение | Что подставлять |
|---|---|
| Двигатель авто на крейсерской скорости | F — сила тяги (равна сумме сопротивлений), v — скорость, |
| Подъём груза краном | F — вес груза, v — скорость подъёма, |
| Локомотив на постоянной скорости | F — сила тяги, v — скорость состава |
| Электродвигатель насоса | F — сила сопротивления потока, v — линейная скорость |
Ограничения модели: что калькулятор не считает
- Работа переменной силы по пути не интегрируется: модель предполагает постоянную силу на выбранном участке.
- Угол между силой и перемещением задаётся одним числом и считается постоянным.
- Вращательная мощность по моменту и угловой скорости не входит в этот расчёт.
- Электрическая мощность по напряжению, току, сопротивлению и коэффициенту мощности считается отдельными электрическими калькуляторами.
- Реактивная и полная мощность переменного тока не относятся к механической работе силы.
- Мощность двигателя по оборотам и крутящему моменту, гидравлическая мощность насоса и тепловая мощность отопления требуют других моделей.
Учебные примеры расчёта
| Сценарий | Исходные данные | Результат |
|---|---|---|
| Работа силы | 100 Н, путь 10 м, угол 0° | 1000 Дж |
| Мощность по работе и времени | 3600 Дж за 60 с | 60 Вт |
| Мощность тяги | 500 Н, скорость 20 м/с, угол 0° | 10 000 Вт или 10 кВт |
| КПД | 750 Дж полезной работы из 1000 Дж затрат | 75%, потери 250 Дж |
Сравнение мощности — от лампы до АЭС
| Источник | Мощность |
|---|---|
| Светодиодная лампа | около 10 Вт |
| Ноутбук | около 60 Вт |
| Человек (постоянная) | около 75 Вт |
| Велосипедист в гору | около 250 Вт |
| Спортсмен (пик 10 секунд) | около 400 Вт |
| Микроволновка | около 1 кВт |
| Электрочайник | около 2 кВт |
| Электромобиль (крейсер) | около 15 кВт |
| Легковой авто (макс.) | около 110 кВт около 150 л.с. |
| Локомотив | около 4 МВт |
| Энергоблок АЭС | около 1 ГВт |
КПД и потери
Реальные машины не идеальны: часть энергии всегда теряется на нагрев, трение, шум. КПД показывает долю полезной работы:
| Устройство | Типичный КПД |
|---|---|
| ДВС бензиновый | 20–35 % |
| ДВС дизельный | 35–45 % |
| Электродвигатель | 85–95 % |
| Тепловая электростанция | 35–45 % |
| Солнечная панель | 15–22 % |
| Лампа накаливания | около 5 % (свет), 95 % — тепло |
| LED-лампа | 30–50 % |
Часто задаваемые вопросы
Источники и нормативная база
- The International System of Units (SI Brochure), 9th editionBIPM
- Work, Energy, and Energy ResourcesOpenStax
- PowerOpenStax
- Work-EnergyHyperPhysics
- HorsepowerNIST
Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.
Похожие инструменты
Онлайн-калькулятор второго закона Ньютона: считает силу F, массу m или ускорение a. Поддерживает 6 единиц массы (кг, г, т, фунты), 5 единиц ускорения (м/с², g, формула расчета, см/с²) и 8 единиц силы (Н, кН, кгс, дин, фунт-сила и др.). Сравнивает результат с реальными силами и строит график зависимости.
Калькулятор ускорения для разгона, торможения, задач по силе и массе, а также движения по окружности. Показывает среднее ускорение, путь и перегрузку в g.
Считает поступательную кинетическую энергию, а также массу или скорость по известной энергии. Поддерживает 6 единиц массы, 6 единиц скорости и 10 единиц энергии: Дж, кДж, МДж, формула расчета, формула расчета, кал, ккал, эВ, г тротила и фут-фунт. Релятивистский расчет доступен только для поиска энергии; сравнения с пулями, авто и тротилом подаются как физический масштаб.
Считает потенциальную энергию трёх типов: гравитационную у поверхности планеты, орбитальную на расстоянии от центра и упругую для пружины. Поддерживает 6 планет, расчёт скорости падения и космических скоростей, графики для высоты и деформации.
Онлайн-конвертер j в kwh. Переведите Дж в формула расчета и обратно мгновенно. Коэффициент для одного Дж: 2.7778e-7 формула расчета.