当10千瓦的电动机驱动水泵,在短短一分钟内将7立方米的液体提升至6米的高度时,我们不禁好奇:水泵的输出功率究竟是多少?这个问题涉及到物理中功率的计算,即单位时间内所做的功。
首先,我们需要明确功率的计算公式:P = W / t。其中,P代表功率,W为做的功,t是时间。在这个场景中,W是指水泵将液体提升至特定高度所做的功,可以用公式W = mgh来计算。m代表液体的质量,g是重力加速度(通常取10牛/千克),h是提升的高度。
根据题目,液体的质量为1000千克(因为1立方米的水在10牛/千克的重力加速度下质量约为1000千克),提升高度为6米,时间t为1分钟(即60秒)。将这些数值代入公式,我们可以得到:
W = 1000 10 6 = 60000焦耳
接着,我们用这些数值来计算功率P:P = W / t = 60000 / 60 = 1000瓦,即1千瓦。但题目中水泵是由10千瓦的电动机驱动的,这意味着电动机的输出功率远大于水泵的实际输出功率。因此,这里计算出的1千瓦实际上是水泵在提升液体过程中的有用功率。
然而,电动机的总输出功率(即电动机的额定功率)是固定的,为10千瓦。这意味着在驱动水泵的同时,电动机还承担着其他可能存在的损耗或负载。因此,虽然水泵的有用功率只有1千瓦,但电动机的总输出功率仍然保持在其额定功率10千瓦不变。
综上所述,水泵的输出功率(有用功率)为1千瓦,而电动机的总输出功率为10千瓦。这一计算过程不仅揭示了功率计算的物理原理,还展示了在实际应用中如何将这些原理应用于解决实际问题。