Φυσικοί τύποι και μονάδες, τύποι ισχύος (με παραδείγματα)

Το φυσική δύναμη αναφέρεται στην ποσότητα της εκτελεσθείσας εργασίας (ή της ενέργειας που καταναλώνεται) από μια μονάδα χρόνου. Η ισχύς είναι μια κλιμακωτή ποσότητα, που είναι η μονάδα μέτρησης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων τον Ιούλιο ανά δευτερόλεπτο (J / s), γνωστό ως Watt προς τιμή του James Watt.

Μια άλλη αρκετά κοινή μονάδα μέτρησης είναι το παραδοσιακό άλογο ατμού. Στη φυσική εξετάζονται διάφοροι τύποι ισχύος: η μηχανική ισχύς, η ηχητική ισχύς, η θερμική ισχύς, μεταξύ άλλων. Γενικά, υπάρχει μια διαισθητική ιδέα για την έννοια της εξουσίας. Συνήθως συνδέεται με μεγαλύτερη ισχύ, μεγαλύτερη κατανάλωση. 

Έτσι, ένας λαμπτήρας καταναλώνει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια αν η ισχύς του είναι μεγαλύτερη. το ίδιο συμβαίνει και με ένα στεγνωτήρα μαλλιών, ένα ψυγείο ή έναν προσωπικό υπολογιστή.

Επομένως, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε το νόημά του, τους διαφορετικούς τύπους δυνάμεων που υπάρχουν και να κατανοήσουμε πώς υπολογίζεται και ποιες είναι οι σχέσεις μεταξύ των πιο κοινών μονάδων μέτρησης.

Ευρετήριο

• 1 Τύποι
• 2 Μονάδες
• 3 τύποι ισχύος
  • 3.1 Μηχανική ισχύς
  • 3.2 Ηλεκτρική ισχύς
  • 3.3 Θερμική ισχύς
  • 3.4 Ισχύς ήχου
  • 3.5 Ονομαστική ισχύς και πραγματική ισχύς
• 4 Παραδείγματα
  • 4.1 Πρώτο παράδειγμα
  • 4.2 Δεύτερο παράδειγμα
• 5 Αναφορές

Τύποι

Εξ ορισμού, για να υπολογιστεί η ισχύς που καταναλώνεται ή παρέχεται σε ένα χρονικό διάστημα, χρησιμοποιείται η ακόλουθη έκφραση:

P = W / t

Σε αυτή την έκφραση P είναι η δύναμη, W είναι το έργο και t είναι ο χρόνος.

Εάν θέλετε να υπολογίσετε την στιγμιαία ισχύ, πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο:

Σ 'αυτόν τον τύπο Δt είναι η αύξηση του χρόνου, F είναι η δύναμη και v είναι η ταχύτητα.

Μονάδες

Η μοναδικότητα της ισχύος στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι ο Ιούλιος ανά δευτερόλεπτο (J / s), γνωστή ως watt (W). Είναι επίσης αρκετά συνηθισμένο σε ορισμένες περιπτώσεις να χρησιμοποιηθούν άλλες μονάδες, όπως κιλοβάτ (kW), ιπποδύναμη (CV), μεταξύ άλλων.

Προφανώς, το κιλοβάτ είναι ισοδύναμο με 1000 watts. Από την άλλη πλευρά, η ισοδυναμία μεταξύ του ίππου του ατμού και του watt είναι η ακόλουθη:

1 CV = 745,35 W

Μια άλλη μονάδα ισχύος, αν και η χρήση της είναι πολύ λιγότερο κοινή, είναι το ergium ανά δευτερόλεπτο (erg / s), το οποίο ισούται με 10^-7 W.

Είναι σημαντικό να διακρίνεται το κιλοβάτ από την κιλοβατώρα (kWh), δεδομένου ότι αυτή είναι μια μονάδα ενέργειας ή εργασίας και όχι δύναμη.

Τύποι ισχύος

Μεταξύ των διαφόρων τύπων δύναμης που υπάρχουν, μερικές από τις πιο σημαντικές είναι αυτές που θα μελετηθούν στη συνέχεια.

Μηχανική ισχύς

Η μηχανική ισχύς που ασκείται σε ένα άκαμπτο στερεό επιτυγχάνεται με την πραγματοποίηση του προϊόντος μεταξύ της συνολικής προκύπτουσας δύναμης που εφαρμόζεται και της ταχύτητας που μεταδίδεται στο σώμα..

P = F ∙ v

Αυτή η έκφραση είναι ισοδύναμη με την έκφραση: P = W / t, και στην πραγματικότητα λαμβάνεται από αυτήν.

Σε περίπτωση που υπάρχει επίσης μια περιστροφική κίνηση του άκαμπτου στερεού και ότι, ως εκ τούτου, οι δυνάμεις που ασκούνται επ 'αυτού τροποποιούν τη γωνιακή ταχύτητά του που προκαλεί γωνιακή επιτάχυνση, πρέπει:

P = F ∙ v + M ∙ ω

Σε αυτή την έκφραση M είναι η προκύπτουσα ροπή των εφαρμοζόμενων δυνάμεων και ω είναι η γωνιακή ταχύτητα του σώματος.

Ηλεκτρική ισχύς

Η ηλεκτρική ισχύς που τροφοδοτείται ή καταναλώνεται από ένα ηλεκτρικό στοιχείο είναι το αποτέλεσμα της διαίρεσης της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που παραδίδεται ή απορροφάται από αυτό το εξάρτημα και του χρόνου που δαπανάται σε αυτό. Υπολογίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

P = V ∙ Ι

Σε αυτή την εξίσωση V είναι η διαφορά δυναμικού μέσω του στοιχείου και το Ι είναι το ρεύμα του ηλεκτρικού ρεύματος που το διασχίζει.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση που το στοιχείο είναι ηλεκτρική αντίσταση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθες εκφράσεις για τον υπολογισμό της ισχύος: P = R ∙ I² = V² / R, όπου R είναι η τιμή της ηλεκτρικής αντίστασης του εν λόγω στοιχείου.

Θερμική ενέργεια

Η θερμαντική ισχύς ενός συστατικού ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που διασκορπίζεται ή απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας από το εν λόγω συστατικό σε μία μονάδα χρόνου. Υπολογίζεται από την ακόλουθη έκφραση: 

P = E / t

Στην εν λόγω έκφραση Ε είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας.

Ισχύς ήχου

Η ηχητική ισχύς ορίζεται ως η ενέργεια που μεταφέρεται από ένα ηχητικό κύμα σε μια μονάδα χρόνου μέσω μιας συγκεκριμένης επιφάνειας.

Έτσι, η ηχητική ισχύς εξαρτάται τόσο από την ένταση του ηχητικού κύματος όσο και από την επιφάνεια που διέρχεται από το εν λόγω κύμα, και υπολογίζεται με το ακόλουθο ολοκλήρωμα:

P_S =_S  Εγώ_S ∙ δ S

Σε αυτό το ενιαίο Ps είναι η ηχητική ισχύς του κύματος, Is είναι η ηχητική ένταση του κύματος, και dS είναι η διαφορά της επιφάνειας που διασχίζεται από το κύμα.

Ονομαστική ισχύς και πραγματική ισχύς

Ονομαστική ισχύς είναι η μέγιστη ισχύς που μια μηχανή ή ένας κινητήρας χρειάζεται ή μπορεί να προσφέρει υπό κανονικές συνθήκες χρήσης. δηλαδή τη μέγιστη ισχύ που μπορεί να υποστηρίξει ή να προσφέρει η μηχανή ή ο κινητήρας.

Ο ονομαστικός όρος χρησιμοποιείται επειδή αυτή η ισχύς γενικά χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει τη μηχανή, για να την ονομάσει.

Από την άλλη πλευρά, η πραγματική ή χρήσιμη ισχύς - δηλαδή η ισχύς που χρησιμοποιείται πραγματικά, παράγει ή χρησιμοποιεί το μηχάνημα ή τον κινητήρα - είναι γενικά διαφορετική από την ονομαστική ισχύ, συνήθως είναι μικρότερη.

Παραδείγματα

Πρώτο παράδειγμα

Θέλετε να σηκώσετε ένα πιάνο 100 κιλών με γερανό σε έναν έβδομο όροφο που βρίσκεται σε ύψος 20 μέτρων. Ο γερανός διαρκεί 4 δευτερόλεπτα για να αναρριχηθεί στο πιάνο. Υπολογίστε τη δύναμη του γερανού.

Λύση

Για να υπολογίσετε την ισχύ, χρησιμοποιείται η ακόλουθη έκφραση:

P = W / t

Ωστόσο, καταρχήν απαιτείται να υπολογιστεί το έργο του γερανού.

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

Επομένως, η ισχύς του γερανού θα είναι:

Ρ = 19.600 / 4 = 4900 W

Δεύτερο παράδειγμα

Υπολογίστε ότι η ισχύς που απορροφάται από μια αντίσταση 10 Ω διασχίζεται από ρεύμα 10 Α.

Λύση

Στην περίπτωση αυτή είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η ηλεκτρική ισχύς, για την οποία χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:

P = R ∙ I² = 10,10² = 1000 W 

Αναφορές

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Φυσική Τόμος 1. Cecsa.
2. Ισχύς (φυσική). (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 3 Μαΐου 2018 από το es.wikipedia.org.
3. Ισχύς (φυσική). (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 3 Μαΐου 2018, από το en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4η Φυσική. CECSA, Μεξικό.
5. Serway, Raymond Α.; Ο Jewett, John W. (2004). Φυσική για επιστήμονες και μηχανικούς (6η έκδοση). Brooks / Cole.