Práce a výkon při přemístění tělesa. Účinnost robota.

Transkript

1 Název: Práce a výkon při přemístění tělesa. Účinnost robota. Tematický celek: Mechanická práce a energie. Úkol: 1. Zopakujte si, co víte o fyzikálních veličinách práce a výkon. 2. Navrhněte konstrukci robota a změřte, jakou silou působí při přemístění nákladu. 3. Spočítejte, jakou práci při tom vykonal. Spočítejte, jaký byl jeho výkon. 4. Porovnejte výpočty výkonu pro různá zatížení stroje. 5. Navrhněte postup jak určit účinnost robota jako stroje. Robotické vnímání světa II. /16 1

2 1. Opakování práce a výkon práce se koná, přemísťuje-li se těleso působením síly budeme-li působením stálé síly F posouvat těleso po přímé trajektorii ve směru působící síly, práci spočítáme tak, že velikost síly F násobíme dráhou s. Platí: W = F.s jednotka: [W] = [F][s] = N.m = J (Joule) práci 1 J vykonáme, když posuneme těleso stálou silou 1 N po dráze 1 m výkon spočítáme tak, že dělíme práci W dobou t, za kterou se vykonala Platí: W P t jednotka: W J (Watt) P W t s výkon 1 Watt má stroj, který vykoná práci 1 J za dobu 1 s Výkon a kroutící moment U točivých strojů platí mezi výkonem a kroutícím (točivým) momentem vztah P M k kde je P Mk výkon ve W úhlová rychlost v rad.s -1 točivý moment motoru Robotické vnímání světa II. /16 2

3 2. Konstrukce robota a) Použijeme robota popsaného v rvs_i_15; budeme počítat práci vykonanou při přemísťování tělesa po různých podložkách. Robotické vnímání světa II. /16 3

4 b) Připojíme vhodný siloměr, měříme, jakou silou robot působí po dobu 2 s; Program robota je velmi jednoduchý: c) měříme pro dva různé povrchy, získaná data zaznamenáme do tabulky; spočítáme práci W při přemístění tělesa a výkon stroje P Robotické vnímání světa II. /16 4

5 3. Výpočet práce a výkonu Robotické vnímání světa II. /16 5

6 4. Analýza získaných dat Vypočítali jsme výkon robota s daným nastavením tahu motoru. Zjistili jsme, že výkon robota se nemění v závislosti na tom, jakou silou po jakém povrchu působí; drobný úbytek výkonu při zvětšení zátěže robota je zřejmě způsobený nepřesností při měření tažné síly. Robotické vnímání světa II. /16 6

7 5. Účinnost robota Při pohybu robota dochází ke ztrátám způsobeným třením, případně valivým odporem při otáčení kol. Pokud změříme výkon samotných motorů a porovnáme jej s výkonem stroje jako celku, můžeme stanovit jeho účinnost. Pro určení výkonu motoru využijeme vztah P M k Měřením kroutícího moment jsme se zabývali v materiálu rvs_ii_09. Pomocí rotačního senzoru určíme pro nastavený tah motoru frekvenci jeho otáčení (viz. materiál rvs_ii_12). Získaná data vyneseme do tabulky a spočítáme účinnost stroje. Poznámky: Výkon robota Výkon obou motorů Vztah P M k je vysvětlený v materiálu rvs_ii_20 Robotické vnímání světa II. /16 7