Sadržaj
- TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
- Energija, sila, rad i snaga
- Jednadžba za mehaničku snagu
- Snaga u linearnom gibanju
- Primjer izračuna: nošenje rublja
- Završna napomena o složenosti
Možeš naći mehanička snaga u upotrebi svugdje u modernom svijetu. Jeste li se danas vozili autom? Koristila je energiju, bilo iz goriva bilo iz akumulatora, za pomicanje međusobno povezanih serija mehaničkih komponenti - osovina, zupčanika, remena i tako dalje - sve dok se napokon ta energija nije koristila za zakretanje kotača i pomicanje vozila naprijed.
Vlast u fizici je mjera stopa na kojem raditi provodi se s vremenom. Riječ "mehanički" samo je opisna; govori vam da je snaga povezana s strojem i kretanjem različitih komponenti poput pogonskog sklopa automobila ili zupčanika sata.
Formula mehaničke snage koristi iste temeljne zakone fizike koje se koriste u drugim oblicima moći.
TL; DR (Predugo; nisam pročitao)
Vlast P je definirano kao raditi W nad vrijeme t prema sljedećoj formuli. Napomena za jedinice: snaga treba biti u vatima (W), raditi u džulima (J), a vrijeme u sekundama (uvijek) - uvijek dvaput provjerite prije nego što uključite svoje vrijednosti.
P = W / t
Mehanička snaga slijedi iste zakone koji reguliraju druge vrste snage, poput kemijske ili termičke. Mehanička snaga jednostavno je snaga povezana s pokretnim komponentama mehaničkog sustava, na primjer zupčanicima, kotačima i remenicama unutar antičkog sata.
Energija, sila, rad i snaga
Da bi smisao izraza imao mehaničku snagu, korisno je postaviti četiri međusobno povezana pojma: energija, sila, raditi i vlast.
Jednadžba za mehaničku snagu
Zbog odnosa energije i rada, postoje dva uobičajena načina matematičkog izražavanja moći. Prvi je u smislu raditi W i vrijeme t:
P = W/t
Snaga u linearnom gibanju
Ako se bavite linearnim gibanjem, možete pretpostaviti da bilo koja primijenjena sila pomiče objekt naprijed ili natrag ravno pravcem u skladu s akcijom sila - razmislite o vlakovima na pruzi. Budući da se usmjerena komponenta u osnovi brine o sebi, moć možete izraziti i jednostavnom formulom koristeći se sila, udaljenost, i brzina.
U tim situacijama raditi W može se definirati kao sila F × udaljenost d, Uključite to u osnovnu jednadžbu koja je gore i dobit ćete:
P = F ×d / t
Primijetite li nešto poznato? S linearnim gibanjem, udaljenost podjeljeno sa vrijeme je definicija za brzina (v), pa moć možemo izraziti i kao:
P = F(d/t) = F × v
Primjer izračuna: nošenje rublja
U redu, to je bilo puno apstraktne matematike, ali dopustit ćemo joj da sada radi na rješavanju uzorka problema:
Roditelji vas traže da na kat nosite 10 kilograma čistog rublja. Ako vam je obično potrebno 30 sekundi da se popnete stubama, a stepenice su visoke 3 metra, procijenite koliko ćete snage trebati da biste potrošili odjeću s dna stubišta do vrha.
Na temelju brzine, znali smo to vrijeme t će biti 30 sekundi, ali mi nemamo vrijednost za posao W, No, scenarij možemo pojednostaviti radi procjene. Umjesto da brinete o pomeranju rublja prema gore i naprijed na svakom pojedinom koraku, pretpostavimo da ga jednostavno podižete u ravnoj liniji od početne visine. Sada možemo koristiti P = F × d / t izraz mehaničke snage, ali još uvijek moramo utvrditi uključenu silu.
Da biste nosili rublje, morate suzbiti silu gravitacije na njega. Budući da je sila gravitacije F = mg u smjeru prema dolje, morate primijeniti istu silu u smjeru prema gore. Primjetite to g je ubrzanje zbog gravitacije koje na Zemlji iznosi 9,8 m / s2, Imajući to u vidu, možemo stvoriti proširenu verziju standardne formule snage:
P = (m × g) (d / t)
I mi možemo uključiti u vrijednosti za masu, ubrzanje, udaljenost i vrijeme:
P = (10 kg × 9,8 m / s)2) (3 m / 30 s)
P = 9,08 vata
Dakle, za pranje ćete trebati potrošiti oko 9,08 vata.
Završna napomena o složenosti
Naša rasprava bila je ograničena na prilično jednostavan scenarij i na relativno jednostavnu matematiku. U naprednoj fizici, sofisticirani oblici jednadžbe mehaničke snage mogu zahtijevati upotrebu proračuna i dulje, složenije formule koje uzimaju u obzir više sila, zakrivljeno kretanje i druge čimbenike zakompliciranja.
Ako vam trebaju detaljnije informacije, baza podataka HyperPhysics koja je domaćin na Sveučilištu Georgia Georgia izvrstan je izvor.