Selitämme, mitä voimaa fysiikassa on, mitä tyyppejä on olemassa ja erilaisia esimerkkejä. Myös kaavat sen laskemiseksi.
Mitä on voima fysiikassa?
Fysiikassa teho (edistetään symbolilla P) on tietty määrä Job tapahtuu jollain tavalla yksikössä sää päättänyt. Toisin sanoen se on työn määrä aikayksikköä kohti, jonka jokin esine tai järjestelmä tuottaa.
Teho mitataan watteina (W), yksikkö, joka kunnioittaa skotlantilaista keksijää James Wattia ja vastaa yhtä joulea (J) hänen tekemästä työstä. toinen (s), eli:
W = J/s
Anglosaksisessa mittausjärjestelmässä tämä yksikkö korvataan hevosilla pakottaa (hp).
Kyky ymmärtää ja mitata tehoa tarkasti oli ratkaiseva tekijä kehitettäessä ensimmäisiä höyrykoneita, laitteita, joilla Teollinen vallankumous. Nykyään se toisaalta yleensä liittyy sähköä ja toisen tyyppinen energiaresurssit moderni, koska voit myös määrittää määrän Energiaa lähetetty.
Tehotyypit
On olemassa seuraavat tehotyypit:
- Mekaaninen voima Se, joka on johdettu voiman kohdistamisesta jäykään kiinteään aineeseen tai muotoaan muuttavaan kiinteään aineeseen.
- Sähkövoima. Työn sijaan se viittaa aikayksikköä kohti siirrettyyn energiamäärään a järjestelmä tai piiri.
- Lämmitysteho. Viittaa määrään lämpöä että ruumis vapauttaa ympäristöön aikayksikköä kohden.
- Äänen voima. Se ymmärretään energiamääräksi, jonka ääniaalto kuljettaa aikayksikköä kohti tietyn pinnan läpi.
Tehokaavat
Teho lasketaan yleisesti seuraavan kaavan mukaan:
P = ΔE / Δt
ΔE edustaa muutosta energiassa tai työssä.
Δt edustaa sekunteina mitattua aikaa.
Jokainen tehotyyppi ilmaistaan kuitenkin omalla formulaatiollaan, esimerkiksi:
- Mekaaninen voima P (t) = F.v, vaikkakin jos kiinteä aine pyörii ja kohdistuvat voimat muuttavat sen kulmanopeutta, käytämme sen sijaan P (t) = F.v + M.ω. F ja M ovat resultanttivoima ja resultanttimomentti, vastaavasti; kun taas V ja ω ovat sen pisteen nopeus, jonka yli resultantti laskettiin, ja kappaleen kulmanopeus.
- Sähkövoima. P (t) = I (t). V (t), jossa I on virtaava virta, mitattuna ampeereina, ja V on potentiaaliero (pudotus Jännite) voltteina mitattuna. Tapauksessa a kestävyyttä Sähköjohtimen sijaan käytetään kaavaa P = I2R = V2 / R, jossa R on materiaalin vastus ohmeina mitattuna.
- Lämmitysteho. P = E / t, jossa E on toimitettu lämpöenergia, mitattuna jouleina (J). Huomaa, kuinka tämä on välinpitämätön lämpöasteiden suhteen.
- Äänen voima. PS = ʃOn dS, missä minäs on äänen intensiteetti ja dS elementti, jonka saavuttaa Aalto.
Esimerkkejä tehosta
- Tehoa liikuttamaan massaa
Haluamme nostaa 100 kg rakennusmateriaaleja rakenteilla olevan talon seitsemänteen kerrokseen eli noin 20 metrin päähän minä yleensä. Haluamme tehdä sen nosturin avulla ja 4 sekunnissa, joten meidän on selvitettävä sen tarvittava teho.
Käyttääksemme kaavaa P = w / t, meidän on ensin laskettava nosturin tekemä työ.
Tätä varten käytämme kaavaa W = F. d. cos a = 100 x 9,8 x 20 x 1 = 19 600 N. Sitten: P = 19 600 N / 4 s, eli nosturin tehon tulee olla 4900 W.
- Tehoa haihduttava vastus
Meidän on laskettava teho, jonka 10 ohmin sähkövastus hajoaa, kun ristämme sen kanssa nykyinen 10 ampeeria. Tässä tapauksessa käytämme kaavaa P = R x I2 seuraavasti: P = 10 x 102, mikä johtaa 1000 watin hajaantuneeseen tehoon.