Conţinut

• Pași

Cum se calculează puterea sau wații, ce caracterizează și de ce contează.

Pași

1. 1 Cele elementare. Cuvântul „putere” este definit ca munca efectuată într-un timp specificat. Munca, la rândul ei, este un termen istoric care caracterizează eficacitatea unei forțe aplicate (pentru a mișca corpul sau pentru a depăși alte obstacole sau rezistență) pe o anumită distanță.
   • Important este că pentru „muncă” forța trebuie să acționeze la o anumită distanță. De exemplu, dacă elicea deplasează barca prin apă cu o forță de 300 N la o distanță de 80 m, atunci lucrarea este egală cu forța x distanța = 300 X 80 = 24000 J (N * m), că putem spune că elicea a lucrat cu 24000 J.
   • Luați în considerare timpul necesar pentru a muta barca la o anumită distanță. Să presupunem că nava se deplasează cu o viteză de 20 m / s. Ar fi nevoie de 80/20 = 4 secunde pentru a parcurge 80 de metri. Deci, elica bărcii a făcut 24000 J de lucru în 4 secunde, deci puterea este: 24000/4 = 6000 W (J / s).
   • Referință istorică. Înaintea motoarelor cu ardere internă și a puterii cu aburi, care propulsau primele trenuri și nave (prima elice a fost instalată pe HMS Marea Britanie, care a plecat pentru prima dată în mare în 1846; avea o elice cu șase pale care arăta ca o moară de vânt), o o mare varietate de sarcini erau îndeplinite de cai. Prin urmare, oamenii au calculat cantitatea de muncă pe care o poate face un cal într-un anumit timp. După media valorilor dintr-o serie de probe, acestea s-au stabilit la 550 lb-ft pe secundă ca valoare standard pentru munca efectuată de un cal sănătos. Apoi, această valoare a devenit cunoscută sub numele de „cai putere”.
     • În Rusia, puterea se referă la puterea metrică, care este de aproximativ 735,5 wați.
   • O altă unitate de putere frecvent utilizată este „Watt” (SI International System of Units). Dacă o forță a unui Newton mișcă corpul la o distanță de un metru, atunci lucrarea este egală cu un Joule și dacă această lucrare durează o secundă, atunci puterea este egală cu un Watt. Prin urmare, un watt este egal cu un joule pe secundă.
2. 2 Luați în considerare nevoile industriei de astăzi. În majoritatea covârșitoare a cazurilor din industrie, avem de-a face cu mecanisme de rotație și nu cu mișcări rectilinii. Deci, trebuie să știm cum să calculăm puterea motoarelor electrice, a motoarelor cu aburi, a turbinelor, a motorinelor etc. și, prin urmare, trebuie să luăm în considerare cuplul, sau mai corect momentul forței.
   • Momentul forței caracterizează forța care tinde să întoarcă sau să răsucească ceva, adică să transmită corpului o mișcare de rotație în jurul unei anumite axe. Dacă răsuciți un mâner de 50 cm (0,5 m) cu o forță de 200 N, atunci momentul forței este de 0,5 x 200 = 100 N * m.
   • Nu te confunda. Pentru a calcula munca efectuată în mișcare liniară, înmulțești forța cu mișcarea. Și aici înmulțești forța cu deplasarea, dar în acest caz deplasarea este egală cu „pârghia”, adică distanța de la axă la punctul de aplicare a forței.
   • Munca și momentul puterii sunt concepte diferite. Atâta timp cât momentul forței nu se rotește, nu se lucrează și nu se consumă energie.
3. 3 Măsurați lucrarea în mișcare rotativă. Să presupunem că un braț lung de 50 cm este fixat rigid de axa de rotație, îi aplicați o forță de 200 N, în timp ce brațul se rotește cu 20 cm în jurul circumferinței. Lucrul în acest caz este egal cu produsul forței și al deplasării, adică 0,2 x 200 = 40 N * m. Să presupunem că înmulțiți și împărțiți simultan această cifră cu 0,5 m - lungimea brațului. Evident, acest lucru nu va schimba rezultatul, astfel încât să puteți scrie:
   • Lucrați = 0,5 • 200 X 0,2 / 0,5 și obțineți din nou răspunsul: 40 N * m. Dar ce înseamnă produsul 0,5 * 200? Acesta este momentul puterii.
   • Ce este 0,2 / 0,5? 20 cm de deplasare circumferențială împărțit la lungimea brațului (în esență, raza cercului) vă oferă cantitatea de rotație în radiani.Un radian este definit ca unghiul dintre două raze ale unui cerc într-o situație în care lungimea arcului dintre cele două raze este egală cu raza cercului. 1 rad = 57 grade (aproximativ).
   • Astfel, munca efectuată în momentul forței în timpul deplasării rotaționale (theta, în radiani) este egală cu produsul cuplului (M) cu cantitatea de deplasare rotațională (în radiani):
     • Work = M * theta (în radiani)
4. 4 Vă rugăm să rețineți că puterea este calculată într-un anumit timp, prin urmare:
   • Puterea = momentul forței * (unghi / timp)
   • unghiul / timpul este viteza unghiulară (în rad / s)
   • În fizică, viteza unghiulară este măsurată în radiani pe secundă, dar această valoare pentru un avion sau un motor de navă este întotdeauna dată în rotații pe minut și, prin urmare, va trebui să convertim aceste valori.
     • O rotație pe minut (rpm) = 60 rotații pe secundă (rps) și o rotație pe secundă = 2 * PI radiani pe secundă
     • Dacă M este momentul forței (cuplului), n este numărul de rotații pe minut, atunci puterea în wați este egală cu:
     • Putere = M * (2 * PI / 60) * n
   • Pentru a obține această valoare în cai putere, trebuie să o împărțiți la 735,5.