Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Energija, sila, delo in moč
- Enačba za mehansko moč
- Moč v linearnem gibanju
- Primer izračuna: prenašanje perila
- Zaključna opomba o zapletenosti
Lahko najdeš mehanska moč v uporabi povsod v sodobnem svetu. Ste se danes vozili z avtom? Uporabljala je energijo bodisi iz goriva bodisi iz akumulatorja za premikanje medsebojno povezanih nizov mehanskih komponent - osi, zobnikov, pasov in tako naprej - dokler na koncu ta energija ni bila porabljena za vrtenje koles in premikanje vozila naprej.
Moč v fiziki je merilo oceniti pri katerem delati se izvaja sčasoma. Beseda "mehanski" je zgolj opisna; pove, da je moč povezana s strojem in gibanjem različnih sestavnih delov, kot je pogonski sklop avtomobila ali zobniki ure.
Formula mehanske moči uporablja iste temeljne zakone fizike, ki se uporabljajo za druge oblike moči.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Moč P je opredeljeno kot delati W čez čas t po naslednji formuli. Opomba pri enotah: moč mora biti v vatih (W), delo v džulih (J) in čas v sekundah - vedno dvakrat preverite, preden vključite svoje vrednosti.
P = W / t
Mehanska moč sledi istim zakonom, ki urejajo druge vrste moči, na primer kemijsko ali toplotno. Mehanska moč je preprosto moč, ki je povezana s premikajočimi se deli mehaničnega sistema, na primer zobniki, kolesi in škripci znotraj starinske ure.
Energija, sila, delo in moč
Da bi imeli izraz izraza za mehansko moč, je koristno postaviti štiri medsebojno povezane izraze: energija, silo, delati in moč.
Enačba za mehansko moč
Zaradi razmerja med energijo in delom obstajata dva običajna načina matematičnega izražanja moči. Prva je v smislu delati W in čas t:
P = W/t
Moč v linearnem gibanju
Če se ukvarjate z linearnim gibanjem, lahko domnevate, da vsaka uporabljena sila premika predmet naprej ali nazaj po ravni poti v skladu z dejanjem sil - pomislite na vlake na tiru. Ker usmerjevalna komponenta v bistvu poskrbi zase, lahko z uporabo preproste formule izrazite tudi moč silo, razdalja, in hitrost.
V teh situacijah oz. delati W lahko definiramo kot silo F × razdalja d. Priključite ga na osnovno enačbo zgoraj in dobili boste:
P = F ×d / t
Ste opazili kaj znanega? Z linearnim gibanjem oz. razdalja deljeno s čas je definicija za hitrost (v), zato lahko moč izrazimo tudi kot:
P = F(d/t) = F × v
Primer izračuna: prenašanje perila
V redu, to je bilo veliko abstraktne matematike, toda dovolite si, da zdaj reši vzorčni problem:
Starši od vas zahtevajo, da nosite 10 kilogramov čistega perila zgoraj. Če vam običajno vzame 30 sekund, da se povzpnete po stopnicah, stopnice pa so visoke 3 metre, ocenite, koliko moči boste potrebovali, da boste oblačila prenesli od dna stopnišča do vrha.
Na podlagi poziva smo takrat vedeli t bo 30 sekund, vendar za delo nimamo vrednosti W. Vendar lahko scenarij poenostavimo zaradi ocene. Namesto, da bi se perilo pomirili navzgor in naprej na vsakem posameznem koraku, predpostavimo, da ga preprosto dvignete v ravni črti z njegove začetne višine. Zdaj lahko uporabimo P = F × d / t izraz mehanske moči, vendar moramo vseeno ugotoviti vpleteno silo.
Če želite nositi perilo, morate preprečiti silo teže na njem. Ker je sila gravitacije F = mg v smeri navzdol morate to isto silo uporabiti v smeri navzgor. Upoštevajte to g je pospešek zaradi gravitacije, ki na Zemlji znaša 9,8 m / s2. S tem v mislih lahko ustvarimo razširjeno različico standardne formule moči:
P = (m × g) (d / t)
In lahko vključimo svoje vrednosti za maso, pospeške, razdaljo in čas:
P = (10 kg × 9,8 m / s2) (3 m / 30 s)
P = 9,08 vata
Za prevoz perila boste morali porabiti približno 9,08 vata.
Zaključna opomba o zapletenosti
Naša razprava je bila omejena na dokaj preproste scenarije in relativno enostavno matematiko. V napredni fiziki lahko zapletene oblike enačbe mehanske moči zahtevajo izračun in daljše, bolj zapletene formule, ki upoštevajo več sil, ukrivljeno gibanje in druge zapletene dejavnike.
Če potrebujete podrobnejše informacije, je zbirka podatkov HyperPhysics, ki jo gostuje univerza Georgia State, odličen vir.