简介

你已经了解到能量是一种让事情发生的东西。能量可以在物体、材料和计算能量的方法之间转移或转换。例如,拉伸橡皮筋的行为将能量传递给橡皮筋,我们称之为弹性势能弹性因为它与橡皮筋的弹性有关势能因为只要橡皮筋保持拉伸,能量就会被储存起来,但仍可使用。以一定的方式释放皮筋,使皮筋在空气中投射,使弹性势能转化为动能(与运动有关的能量)。

为了拉伸皮筋,对皮筋的一部分施加一个力,使皮筋的一部分移动一定的距离。当一个力使一个物体移动一段距离时,我们说做了机械功。机械功,像能量一样,用焦耳(J)来计量。功是传递或转换能量的一种方式。

就像你可以做功来拉伸橡皮筋一样,你也可以做功来举起一个重物。为了把一个物体从一个较低的位置提升到一个较高的位置,必须施加一个垂直的力。在这种情况下,所做的功使物体向上移动重力势能因为物体不是被有弹性的材料拉着,而是逆着重力的方向移动。在这个实验中,你将使用风力涡轮机将一个物体(一桶洗衣机)从较低的位置提升到较高的位置。

功率被定义为使用、应用或转换能量的速率。它也是做功的速率。如果能量的大小相当于一个特定的距离,那么功率就相当于速度,速度是物体移动一段距离的速度。物体举起的速度越快,消耗的能量就越多。功率的单位是瓦特(W),等于1焦耳每秒(J/s)。

在这个实验中,你将使用这个公式来计算功率

\文本{power} = \frac{\文本{完成的工作量}}{\文本{花了多长时间}}

你将使用风力涡轮机来做举起重物的工作。你将改变风力涡轮机叶片的俯仰(角度),并测量将一个质量提升到给定距离所需的时间。根据这些测量结果,你将计算出涡轮在提升重物时产生的机械动力。

目标

  • 确定用于测量功率的单位。
  • 测量风力涡轮机产生的能量。
  • 确定风力机叶片节距与发电量的关系。