Fyzické vzorce a jednotky výkonu, typy napájení (s příklady)

fyzickou sílu odkazuje na množství provedené práce (nebo spotřebované energie) jednotkou času. Síla je skalární množství, být jeho jednotka měření v mezinárodním systému jednotek červenec za sekundu (J / s), známý jako Watt na počest Jamese Watta \ t.

Další poměrně běžnou měrnou jednotkou je tradiční parní kůň. Ve fyzice jsou studovány různé typy sil: mechanická síla, zvuková síla, kalorická energie, mimo jiné. Obecně existuje intuitivní představa o smyslu moci. To je obvykle spojováno s větším výkonem, větší spotřebou. 

Tak, žárovka spotřebuje více elektrické energie jestliže jeho síla je větší; totéž se děje s fénem, ​​radiátorem nebo osobním počítačem.

Proto je nutné pochopit její význam, různé typy pravomocí, které existují a porozumět tomu, jak se vypočítává a jaké jsou vztahy mezi jeho nejběžnějšími měrnými jednotkami..

Index

• 1 Vzorce
• 2 jednotky
• 3 Typy napájení
  • 3.1 Mechanický výkon
  • 3.2 Elektrický výkon
  • 3.3 Tepelný výkon
  • 3.4 Zvuková síla
  • 3.5 Jmenovitý výkon a skutečný výkon
• 4 Příklady
  • 4.1 První příklad
  • 4.2 Druhý příklad
• 5 Odkazy

Vzorce

Podle definice se pro výpočet spotřebovaného nebo dodaného výkonu v časovém intervalu použije následující výraz:

P = W / t

V tomto výrazu P je síla, W je práce a t je čas.

Chcete-li vypočítat okamžitý výkon, měli byste použít následující vzorec:

V tomto vzorci Δt je přírůstek času, F je síla a v je rychlost.

Jednotky

Jedinečnost moci v Mezinárodním systému jednotek je červenec za sekundu (J / s), známé jako watt (W). V některých kontextech je také docela běžné používat jiné jednotky jako kilowatt (kW), výkon (CV), mimo jiné.

Je zřejmé, že kilowatt odpovídá 1000 wattům. Na druhé straně, ekvivalence mezi koněm páry a wattem je následující:

1 CV = 745,35 W

Jiná mocenská jednotka, ačkoli jeho použití je hodně méně obyčejné, je ergium za sekundu (erg / s), který se rovná 10^-7 W.

Je důležité rozlišovat kilowatt od kilowatthodiny (kWh), protože tato je jednotka energie nebo práce a ne energie..

Typy výkonu

Mezi různými typy moci, které existují, patří mezi nejdůležitější ty, které budou studovány dále.

Mechanický výkon

Mechanická síla působící na tuhou pevnou látku se získá působením produktu mezi celkovou výslednou působící silou a rychlostí přenášenou na toto těleso..

P = F ° v

Tato exprese je ekvivalentní výrazu: P = W / t, a ve skutečnosti se z ní získá.

V případě, že existuje také rotační pohyb tuhé pevné látky, a proto síly, které na ni působí, mění svou úhlovou rychlost, která vede k úhlovému zrychlení, musí:

P = F ∙ v + M ∙ ω

V tomto výrazu M je výsledný moment aplikovaných sil a ω je úhlová rychlost těla.

Elektrický výkon

Elektrická energie dodávaná nebo spotřebovaná elektrickou součástí je výsledkem dělení množství elektrické energie dodané nebo absorbované touto komponentou a času stráveného na ní. Vypočítá se z následujícího výrazu:

P = V ∙ I

V této rovnici V je potenciálový rozdíl skrze komponentu a I je proud elektrického proudu, který jej kříží.

V konkrétním případě, že součást je elektrickým odporem, lze pro výpočet výkonu použít následující výrazy: P = R ∙ I² = V² / R, kde R je hodnota elektrického odporu dotyčné součásti.

Tepelný výkon

Výhřevnost složky je definována jako množství energie rozptýlené nebo uvolněné ve formě tepla uvedenou složkou za jednotku času. Vypočítá se z následujícího výrazu: 

P = E / t

V uvedeném výrazu E je energie uvolňovaná ve formě tepla.

Zvukový výkon

Zvukový výkon je definován jako energie přenášená zvukovou vlnou v jednotce času přes určitý povrch.

To znamená, že zvukový výkon závisí jak na intenzitě zvukové vlny, tak i na povrchu, jímž vlna prochází, a je vypočítán pomocí následujícího integrálu:

P_S = ⌠_S  Já_S S d S

V tomto integrálu Ps je zvuková síla vlny, Is je intenzita zvuku vlny a dS je rozdíl povrchu překonaného vlnou.

Jmenovitý výkon a skutečný výkon

Jmenovitý výkon je maximální výkon, který stroj nebo motor potřebuje nebo může nabídnout za normálních podmínek použití; to znamená maximální výkon, který může stroj nebo motor podporovat nebo nabízet.

Jmenovitý termín je používán protože to síla obecně je používána charakterizovat stroj, pojmenovat to.

Na druhé straně, skutečná nebo užitečná síla - která je, to je síla, která je vlastně používaná, generuje nebo používá stroj nebo motor - je obecně odlišný od jmenovitého výkonu, být obvykle méně..

Příklady

První příklad

Chcete zvednout klavír o hmotnosti 100 kg s jeřábem do sedmého patra ve výšce 20 metrů. Jeřáb trvá 4 vteřiny na to, aby vyšplhal na klavír. Vypočítejte sílu jeřábu.

Řešení

Pro výpočet výkonu se používá následující výraz:

P = W / t

V první řadě je však nutné vypočítat práci jeřábu.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19 600 N

Proto je síla jeřábu:

P = 19 600/4 = 4900 W

Druhý příklad

Vypočítejte, že výkon rozptýlený odporem 10 Ω je zkřížen proudem 10 A.

Řešení

V tomto případě je nutné vypočítat elektrickou energii, pro kterou se používá následující vzorec:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W 

Odkazy

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fyzikální svazek 1. Cecsa.
2. Výkon (fyzikální). (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 3. května 2018, z es.wikipedia.org.
3. Moc (fyzika). (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 3. května 2018, z en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert a Halliday, David (2004). 4. Fyzika. CECSA, Mexiko.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Fyzika pro vědce a inženýry (6. vydání). Brooks / Cole.