FIZISKĀ JAUDA: FORMULAS, JAUDAS VEIDI UN PIEMĒRI - FIZISKĀ - 2025

Fiziskais spēks attiecas uz darba apjomu (vai patērētās enerģijas) laika vienībā. Jauda ir skalārā skaļuma pakāpe, tās mērvienība Starptautiskajā vienību sistēmā ir džouls sekundē (J / s), kas pazīstama kā vats par godu Džeimsam Vatam.

Vēl viena diezgan izplatīta mērvienība ir tradicionālais zirgspēks. Fizikā cita starpā tiek pētīti dažādi enerģijas veidi: mehāniskā jauda, ​​skaņas jauda, ​​siltumspēja. Kopumā ir intuitīva ideja par potences nozīmi. Parasti to saista ar lielāku jaudu, lielāku patēriņu.

Tādējādi spuldze patērē vairāk elektriskās enerģijas, ja tās jauda ir lielāka; Tas pats attiecas uz matu žāvētāju, radiatoru vai personālo datoru.

Šī iemesla dēļ ir nepieciešams pilnībā izprast tā nozīmi, dažādos pastāvošos spēku veidus un saprast, kā tas tiek aprēķināts un kādas ir attiecības starp tā visbiežāk sastopamajām mērvienībām.

Formulas

Pēc definīcijas, lai aprēķinātu patērēto vai piegādāto enerģiju laika intervālā, izmanto šādu izteiksmi:

P = W / t

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

Ja vēlaties aprēķināt momentāno jaudu, jums jāizmanto šāda formula:

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

Vienības

Jaudas unikalitāte Starptautiskajā vienību sistēmā ir džouls sekundē (J / s), kas pazīstama kā vats (W). Atsevišķos gadījumos ir arī diezgan izplatīti citu starpā izmantot citas vienības, piemēram, kilovatus (kW), zirgspēkus (CV).

Protams, kilovats ir vienāds ar 1000 vatiem. Savukārt zirgspēku un vatu ekvivalents ir šāds:

1 CV = 745,35 W

Cita jaudas vienība, kaut arī tās izmantošana ir daudz retāka, ir erg sekundē (erg / s), kas ir ekvivalenta 10 ^-7 W.

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

Barošanas veidi

Starp dažādajiem pastāvošajiem varas veidiem daži no vissvarīgākajiem ir tie, kas tiks pētīti zemāk.

Mehāniskā jauda

Mehānisko spēku, ko izdara stingrai cietai vielai, iegūst, padarot produktu starp kopējo radīto spēku un pie ķermeņa pārnesto ātrumu.

P = F ∙ v

Šī izteiksme ir līdzvērtīga izteiksmei: P = W / t, un faktiski to iegūst.

Gadījumā, ja notiek arī cietās cietās masas rotācijas kustība un tāpēc uz to pieliktie spēki maina tā leņķa ātrumu, izraisot leņķisko paātrinājumu, no tā izriet, ka:

P = F ∙ v + M ∙ ω

Šajā izteiksmē M ir moments, kas rodas no pieliktajiem spēkiem, un ω ir ķermeņa leņķiskais ātrums.

Elektroenerģija

Elektriskā enerģija, ko piegādā vai patērē elektriskā sastāvdaļa, rodas, dalot piegādātās vai absorbētās elektriskās enerģijas daudzumu un tam patērēto laiku. To aprēķina no šādas izteiksmes:

P = V ∙ I

Šajā vienādojumā V ir potenciālā starpība starp sastāvdaļu, un I ir elektriskās strāvas intensitāte, kas iet caur to.

Konkrētajā gadījumā, ja sastāvdaļa ir elektriskā pretestība, jaudas aprēķināšanai var izmantot šādus izteikumus: P = R ∙ I ² = V ² / R, kur R ir attiecīgā komponenta elektriskās pretestības vērtība.

Sildīšanas jauda

Sastāvdaļas siltumspēja tiek definēta kā enerģijas daudzums, ko šī sastāvdaļa izkliedē vai izdala kā siltumu laika vienībā. To aprēķina no šādas izteiksmes:

P = E / t

Šajā izteiksmē E ir enerģija, kas izdalās siltuma veidā.

Skaņas spēks

Skaņas stiprums tiek definēts kā enerģija, ko skaņas vilnis laika vienībā pārvadā caur noteiktu virsmu.

Tādā veidā skaņas intensitāte ir atkarīga gan no skaņas viļņa intensitātes, gan no virsmas, kuru šķērso minētais vilnis, un to aprēķina, izmantojot šādu integrālu:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

Šajā integrālajā telpā Ps ir viļņa skaņas intensitāte, Is ir viļņa skaņas intensitāte, un dS ir viļņa šķērsotā virsmas diferenciācija.

Nominālā jauda un reālā jauda

Nominālā jauda ir maksimālā jauda, ​​ko mašīna vai motors prasa vai var piedāvāt normālos lietošanas apstākļos; tas ir, maksimālā jauda, ​​ko mašīna vai motors var atbalstīt vai piedāvāt.

Nominālais termins tiek izmantots, jo šī jauda parasti tiek izmantota, lai raksturotu mašīnu, lai to nosauktu.

No otras puses, reālā vai lietderīgā jauda, ​​tas ir, jauda, ​​ko faktiski izmanto, rada vai izmanto mašīna vai motors, parasti atšķiras no nominālās, parasti ir mazāka.

Piemēri

Pirmais piemērs

Jūs vēlaties pacelt 100 kg klavieres uz septīto stāvu, kas atrodas 20 metru augstumā. Krāna pacelšanai nepieciešams 4 sekundes. Aprēķiniet celtņa jaudu.

Risinājums

Jaudas aprēķināšanai tiek izmantota šāda izteiksme:

P = W / t

Tomēr vispirms ir jāaprēķina celtņa paveiktais.

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 jaudu, ko izkliedē 10 Ω rezistors, ja strāva ir 10 A.

Risinājums

Šajā gadījumā ir jāaprēķina elektriskā jauda, ​​kurai izmanto šādu formulu:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

Atsauces

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fizikas 1. sējums. Cecsa.
2. Jauda (fiziska). (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 3. maijā no es.wikipedia.org.
3. Spēks (fizika). (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2018. gada 3. maijā no vietnes en.wikipedia.org.
4. Resniks, Roberts un Halliday, Deivids (2004). Fizika 4. CECSA, Meksika.
5. Servejs, Raimonds A .; Džets, Džons W. (2004). Fizika zinātniekiem un inženieriem (6. izdevums). Brūka / Kols.