Εξηγούμε τι είναι δύναμη στη φυσική, τους τύπους που υπάρχουν και διάφορα παραδείγματα. Επίσης, οι τύποι για τον υπολογισμό του.
Τι είναι η δύναμη στη φυσική;
Στη φυσική, η δύναμη (που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο Π) είναι μια καθορισμένη ποσότητα δουλειά πραγματοποιείται με κάποιο τρόπο σε μια μονάδα του καιρός προσδιορίζεται. Με άλλα λόγια, είναι η ποσότητα εργασίας ανά μονάδα χρόνου που παράγει κάποιο αντικείμενο ή σύστημα.
Η ισχύς μετριέται σε watt (W), μια μονάδα που αποτίει φόρο τιμής στον Σκωτσέζο εφευρέτη James Watt και ισοδυναμεί με ένα joule (J) της εργασίας που εκτελείται από δεύτερος (s), δηλαδή:
W = J / s
Στο αγγλοσαξονικό σύστημα μετρήσεων, αυτή η μονάδα αντικαθίσταται από τα άλογα του δύναμη (ιπποδύναμη).
Η ικανότητα κατανόησης και μέτρησης της ισχύος με ακρίβεια ήταν ένας καθοριστικός παράγοντας για την ανάπτυξη των πρώτων ατμομηχανών, μιας συσκευής στην οποία η Βιομηχανική επανάσταση. Στις μέρες μας, από την άλλη, συνήθως συνδέεται με ηλεκτρική ενέργεια και άλλου τύπου ενεργειακούς πόρους μοντέρνο, καθώς μπορείτε επίσης να ορίσετε την ποσότητα Ενέργεια μεταδόθηκε.
Τύποι ισχύος
Υπάρχουν οι εξής τύποι ισχύος:
- Μηχανική ισχύς Αυτό που προκύπτει από την εφαρμογή δύναμης σε άκαμπτο στερεό ή παραμορφώσιμο στερεό.
- Ηλεκτρική ενέργεια. Αντί για εργασία, αναφέρεται στην ποσότητα ενέργειας που μεταδίδεται ανά μονάδα χρόνου σε α Σύστημα ή κύκλωμα.
- Ισχύς θέρμανσης. Αναφέρεται στην ποσότητα του θερμότητα ότι ένα σώμα ελευθερώνει το περιβάλλον ανά μονάδα χρόνου.
- Ηχητική ισχύς. Εννοείται ως η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρει ένα ηχητικό κύμα ανά μονάδα χρόνου σε μια δεδομένη επιφάνεια.
Τύποι ισχύος
Η ισχύς υπολογίζεται, σε γενικούς όρους, σύμφωνα με τον ακόλουθο τύπο:
P = ΔE / Δt
Το ΔE αντιπροσωπεύει την αλλαγή στην ενέργεια ή την αλλαγή στο έργο.
Το Δt αντιπροσωπεύει τον χρόνο που μετράται σε δευτερόλεπτα.
Ωστόσο, κάθε τύπος ισχύος εκφράζεται μέσω της δικής του διατύπωσης, για παράδειγμα:
- Μηχανική ισχύς P (t) = F.v, αν και εάν υπάρχει περιστροφή του στερεού και οι ασκούμενες δυνάμεις αλλάζουν τη γωνιακή του ταχύτητα, θα χρησιμοποιήσουμε αντ' αυτού P (t) = F.v + M.ω. Τα F και M θα είναι η προκύπτουσα δύναμη και η προκύπτουσα ροπή, αντίστοιχα. ενώ V και ω θα είναι η ταχύτητα του σημείου πάνω από το οποίο υπολογίστηκε το προκύπτον, και η γωνιακή ταχύτητα του σώματος.
- Ηλεκτρική ενέργεια. P (t) = I (t). V (t), όπου I είναι το ρεύμα ροής, μετρημένο σε αμπέρ, και V είναι η διαφορά δυναμικού (η πτώση σε Τάση) μετρημένο σε βολτ. Στην περίπτωση του α αντοχή Αντί για αγωγό ηλεκτρισμού, ο τύπος που θα χρησιμοποιηθεί θα είναι P = I2R = V2 / R, όπου R είναι η αντίσταση του υλικού, μετρημένη σε ohms.
- Ισχύς θέρμανσης. P = E / t, όπου E είναι η παρεχόμενη θερμική ενέργεια, μετρούμενη σε joules (J). Σημειώστε πώς αυτό είναι αδιάφορο για τους βαθμούς θερμότητας.
- Ηχητική ισχύς. PS = ʃΕίναι dS, όπου Εγώs είναι η ένταση του ήχου και dS το στοιχείο στο οποίο φτάνει το κύμα.
Παραδείγματα δύναμης
- Δύναμη μετακίνησης μάζας
Θέλουμε να ανεβάσουμε 100 κιλά οικοδομικά υλικά στον έβδομο όροφο ενός κτιρίου υπό κατασκευή, δηλαδή περίπου 20 μέτρα από το συνηθως. Θέλουμε να το κάνουμε χρησιμοποιώντας γερανό και σε 4 δευτερόλεπτα χρόνου, οπότε πρέπει να μάθουμε την απαραίτητη ισχύ του ίδιου.
Για να χρησιμοποιήσουμε τον τύπο P = w / t, πρέπει πρώτα να υπολογίσουμε την εργασία που έχει κάνει ο γερανός.
Για αυτό χρησιμοποιούμε τον τύπο W = F. d. cos a = 100 x 9,8 x 20 x 1 = 19.600 N. Τότε: P = 19.600 N / 4 s, δηλαδή, η ισχύς του γερανού πρέπει να είναι 4900 W.
- Ισχύς που διαχέει μια αντίσταση
Πρέπει να υπολογίσουμε την ποσότητα ισχύος που διαχέει μια ηλεκτρική αντίσταση 10 ohms, όταν τη διασταυρώνουμε με ρεύμα 10 αμπέρ. Σε αυτή την περίπτωση εφαρμόζουμε τον τύπο P = R x I2, ως εξής: P = 10 x 102, που έχει ως αποτέλεσμα μια διασκορπισμένη ισχύ 1000 watt.