Výkon

Čo je výkon vo fyzike, ako ho vypočítame a rozdiel medzi energiou a výkonom.

Čo je výkon?

Výkon vyjadruje, ako rýchlo sa prenáša energia alebo koná práca.

Výkon

P = \dfrac{W}{t}

P = výkon vo W, W = práca/energia v J, t = čas v s

Vykonaná práca

W = F \cdot s

sila × dráha, meria sa v Jouloch (J)

Jednotky

Veličina	Jednotka	Symbol
Výkon	Watt	W
Energia / Práca	Joule	J
Čas	Sekunda	s

1 kilowatt (kW) = 1 000 W

Motor zdvihne záťaž 200 N na výšku 3 m za 6 s.

Práca: $W = 200 \times 3 = 600 \text{ J}$

Výkon: $P = \dfrac{600}{6} = 100 \text{ W}$

Žiarovka spotrebuje 60 W počas 5 minút. Koľko energie spotrebuje?

$t = 5 \times 60 = 300 \text{ s}$

$E = P \times t = 60 \times 300 = 18\,000 \text{ J} = 18 \text{ kJ}$

Poznámka

Zariadenie s výkonom 1 W prenesie 1 J energie každú sekundu.

Prax: Cyklista stúpa do kopca

Cyklista šliape do kopca priemernou silou 80 N a pohybuje sa konštantnou rýchlosťou 5 m/s.

Výkon: $P = F \times v = 80 \times 5 = 400 \text{ W}$

To je realistický trvalý výkon dobre trénovaného amatérskeho cyklistu — profesionáli udržia viac ako 400 W hodiny.

Prax: Elektrický výťah v sklade

Skladový výťah zdvihne paletu s hmotnosťou 600 kg o 4 m za 8 s.

Vykonaná práca: $W = mgh = 600 \times 10 \times 4 = 24\,000 \text{ J}$

Výkon: $P = \dfrac{24000}{8} = 3\,000 \text{ W} = 3 \text{ kW}$

Typické elektrické vysokozdvižné vozíky majú výkon 2 kW až 15 kW.

Prax: Auto na diaľnici

Auto s hmotnosťou 1 200 kg jazdí rýchlosťou 30 m/s proti odporu vzduchu 600 N.

Výkon potrebný len na udržanie konštantnej rýchlosti: $P = F \times v = 600 \times 30 = 18\,000 \text{ W} = 18 \text{ kW}$

Typický benzínový motor má výkon 70–150 kW celkovo — zvyšok je dostupný na zrýchlenie a ostatné spotrebiče.

Tip

Kde to vidíš v reálnom živote? Každé zariadenie, vozidlo alebo športovec má výkonový parameter. Rýchlejší výťah, výkonnejší motor alebo zdatnejší cyklista vykonajú rovnakú prácu — len za kratší čas.

Cvičné príklady

Čerpadlo prenesie 5 000 J energie za 25 s. Aký je jeho výkon?

Zobraziť odpoveď

P = 5 000 ÷ 25 = 200 W.

Čo je výkonnejší: stroj, ktorý vykoná 400 J za 4 s, alebo ten, čo vykoná 600 J za 8 s?

Zobraziť odpoveď

Stroj 1: 400/4 = 100 W. Stroj 2: 600/8 = 75 W. Stroj 1 je výkonnejší.