Fiziskās jaudas formulas un vienības, enerģijas veidi (ar piemēriem)

The fizisko spēku tas attiecas uz paveikto darbu (vai patērēto enerģiju) par laika vienību. Jauda ir skalārs daudzums, kas ir tā mērvienība Starptautiskajā vienību sistēmā jūlijā sekundē (J / s), kas pazīstama kā Vats Džeimsa Vata godā.

Vēl viena diezgan izplatīta mērvienība ir tradicionālais tvaika zirgs. Fizikā tiek pētīti dažādi enerģijas veidi: mehāniskā jauda, ​​skaņas jauda, ​​siltumspēja. Kopumā ir intuitīva ideja par varas nozīmi. Tas parasti ir saistīts ar lielāku jaudu, lielāku patēriņu. 

Tādējādi spuldze patērē vairāk elektroenerģijas, ja tā jauda ir lielāka; tas pats notiek ar matu žāvētāju, radiatoru vai personālo datoru.

Tāpēc ir nepieciešams saprast tās nozīmi, dažādos pilnvaru veidus un saprast, kā tā tiek aprēķināta un kādas ir tās visbiežāk izmantoto mērvienību attiecības..

Indekss

• 1 Formulas
• 2 vienības
• 3 Jaudas veidi
  • 3.1 Mehāniskā jauda
  • 3.2 Elektriskā jauda
  • 3.3 Siltuma jauda
  • 3.4 Skaņas jauda
  • 3.5 Nominālā jauda un reālā jauda
• 4 Piemēri
  • 4.1 Pirmais piemērs
  • 4.2 Otrais piemērs
• 5 Atsauces

Formulas

Pēc definīcijas, lai aprēķinātu patērēto vai laika intervālā piegādāto jaudu, tiek izmantots šāds izteiksme:

P = W / t

Šajā izteiksmē P ir jauda, ​​W ir darbs un t ir laiks.

Ja vēlaties aprēķināt momentāno jaudu, jāizmanto šāda formula:

Šajā formulā Δt ir laika pieaugums, F ir spēks un v ir ātrums.

Vienības

Jaudas unikalitāte starptautiskajā vienību sistēmā ir jūlijs sekundē (J / s), pazīstams kā vats (W). Dažos kontekstos ir diezgan izplatīta arī citu vienību, piemēram, kilovatu (kW), zirgspēku (CV) izmantošana..

Acīmredzot kilovats ir līdzvērtīgs 1000 vatiem. No otras puses, tvaika zirga un vata ekvivalence ir šāda:

1 CV = 745,35 W

Vēl viens jaudas bloks, lai gan tā izmantošana ir daudz retāk, ir ergijs sekundē (erg / s), kas ir vienāds ar 10^-7 W.

Ir svarīgi atšķirt kilovatu no kilovatstundas (kWh), jo pēdējais ir enerģijas vai darba vienība, nevis jauda..

Jaudas veidi

Starp dažādiem varas veidiem, kas pastāv, daži no svarīgākajiem ir tie, kas tiks pētīti tālāk.

Mehāniskā jauda

Mehānisko jaudu, kas iedarbojas uz cietu cietu vielu, iegūst, iedarbinot produktu starp kopējo iegūto spēku un ātrumu, kas pārnests uz šo ķermeni..

P = F ∙ v

Šī izteiksme ir līdzvērtīga izteiksmei: P = W / t, un patiesībā tā tiek iegūta no tā.

Gadījumā, ja ir arī cietā cietā materiāla rotācijas kustība un līdz ar to spēki, kas uz to iedarbojas, maina tā leņķisko ātrumu, kas rada leņķisko paātrinājumu, tam ir:

P = F ∙ v + M ∙ ω

Šajā izteiksmē M ir iegūto spēku moments un ω ir ķermeņa leņķiskais ātrums.

Elektriskā jauda

Elektroenerģija, ko piegādā vai patērē elektriskais komponents, ir tā elektriskās enerģijas daudzuma dalījums, kas piegādāts vai absorbēts ar šo komponentu, un tam veltītais laiks. To aprēķina, izmantojot šādu izteiksmi:

P = V ∙ I

Šajā vienādojumā V ir potenciālā starpība, izmantojot komponentu, un I ir elektriskās strāvas strāva, kas šķērso to.

Īpašā gadījumā, ja komponents ir elektriskā pretestība, jaudas aprēķināšanai var izmantot šādus izteiksmes: P = R ∙ I² = V² / R, kur R ir attiecīgās sastāvdaļas elektriskās pretestības vērtība.

Siltuma jauda

Komponenta siltumspēja ir definēta kā enerģijas daudzums, kas izkliedēts vai izdalījies siltuma formā minētā komponenta laika vienībā. To aprēķina, izmantojot šādu izteiksmi: 

P = E / t

Minētajā izteiksmē E ir siltuma veidā izdalītā enerģija.

Skaņas jauda

Skaņas jauda ir definēta kā enerģija, ko skaņas viļņa nodod laika vienībā caur noteiktu virsmu.

Tādējādi skaņas jauda ir atkarīga gan no skaņas viļņa intensitātes, gan uz virsmas, ko šķērso minētais vilnis, un to aprēķina, izmantojot šādu integrālu:

P_S = ⌠_S  I_S ∙ d S

Šajā integrālajā Ps ir viļņa skaņas jauda, ​​Is ir viļņa skaņas intensitāte, un dS ir viļņa šķērsotā virsma..

Nominālā jauda un reālā jauda

Nominālā jauda ir maksimālā jauda, ​​ko mašīna vai motora vajadzības var piedāvāt vai ko var piedāvāt parastos lietošanas apstākļos; tas ir, maksimālā jauda, ​​ko mašīna vai motors var atbalstīt vai piedāvāt.

Nominālais termins tiek izmantots, jo šo raksturlielumu parasti izmanto, lai raksturotu mašīnu.

No otras puses, reālā vai lietderīgā jauda, ​​tas ir, faktiski izmantotā, ģenerējošā vai mašīnas vai motora jauda, ​​parasti atšķiras no nominālās jaudas, kas parasti ir mazāka.

Piemēri

Pirmais piemērs

Jūs vēlaties pacelt 100 kg klavieres ar celtni uz septīto stāvu, kas ir 20 metru augstumā. Celtnis aizņem 4 sekundes, lai uzbrauktu uz klavierēm. Aprēķiniet celtņa jaudu.

Risinājums

Lai aprēķinātu jaudu, tiek izmantota šāda izteiksme:

P = W / t

Tomēr vispirms ir nepieciešams aprēķināt celtņa veikto darbu.

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

Tāpēc celtņa jauda būs:

P = 19,600 / 4 = 4900 W

Otrais piemērs

Aprēķiniet 10 dis rezistora izkliedēto jaudu, ko šķērso 10 A strāva.

Risinājums

Šajā gadījumā ir nepieciešams aprēķināt elektroenerģiju, par kuru tiek izmantota šāda formula:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W 

Atsauces

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizikas sējums 1. Cecsa.
2. Jauda (fiziska). (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 3. maijā no es.wikipedia.org.
3. Jauda (fizika). (n.d.). Vikipēdijā. Ielādēts 2018. gada 3. maijā, no en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4. fizika. CECSA, Meksika.
5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fizika zinātniekiem un inženieriem (6. izdevums). Brooks / Cole.