Fizyczny

Moc (fizyka)

Moc (fizyka)

Wyjaśniamy, jaka jest moc, jej formuła, jednostki, rodzaje mocy i umieściliśmy rozwiązane ćwiczenia

Moc tej żarówki do 150 W wynosi 150 w. Im wyższa moc, tym większa jasność wytwarza, ale bieżące zużycie jest większe

Co to jest moc fizyki?

moc W fizyce jest to skalarna wielkość używana do wskazania prędkości, z jaką praca jest wykonywana lub jest dozna. Jest to kluczowy czynnik określania, jak wydajna jest maszyna, a także w celu optymalizacji zużycia energii.

Na przykład noża do trawy może wykonać zadanie wycinania trawy w ciągu pół godziny, a może za dwie godziny. Najwyraźniej nóż, który wykonuje pracę w krótszym czasie, rozwija większą moc, ponieważ wykonuje tę samą pracę szybciej.

Ogólnie moc wyraża się jako:

Pod warunkiem, że siła powoduje działanie, takie jak poruszanie obiektu, wykonuje mechaniczne zadanie równoważne energii. Kiedy rozważany jest czas spędzony, powstaje pojęcie władzy.

Formuły

Po pierwsze, średnia moc jest zdefiniowanaM, Jako stosunek między ilością pracy wykonanej δw a czasem δT, jak zajęło to:

W międzynarodowym systemie jednostek moc mierzy się w Joule/Second, Jednostka o nazwie Watt lub Watt, aby uhonorować szkockiego inżyniera Jamesa Watta (1736–1819), który przyczynił się do rozwoju silnika parowego.

Inne jednostki władzy to:

  • Koń parowy (CV).
  • Power Horse (HP lub Koń Moc).
  • Ergios/drugi.
  • Foo ∙ Waga/sekunda.
  • Kalorie/sekunda.
  • Kilograph/Second.
  • BTU/godzina.

Niektóre odpowiedniki występują poniżej:

  • 1 HP = 550 stóp ∙ funt/sekunda = 745.7 W = 2545 BTU/H

Kilovatio-hora, która często pojawia się w rachunku za energię elektryczną, nie jest jednostką energii, ale energii, a także BTU lub brytyjskiej jednostki termicznej, jednostką szeroko stosowaną w dziedzinie chłodzenia i klimatyzatorów.

Natychmiastowa moc P oblicza się, biorąc bardzo mały przedział czasu. Wykonanie δT → 0 w średniej mocy przekształca się w moc chwilową, która jest następnie wyrażona jako praca pochodząca z pracy w odniesieniu do czasu:

Może ci służyć: fizyka przed Greków (Antigua Grecja)

Efektywność

Wydajność maszyny mierzy się poprzez porównanie użytecznej pracy, jaką wykonuje z energią potrzebną do jej wdrożenia.

Zdarza się, że bez względu na to, jak doskonała maszyna nigdy nie przekształci się w użyteczną pracę, jaką zapewniała cała energia. Gdy istnieją elementy mobilne, tarcia jest odpowiedzialne za przekształcenie części w ciepło, a drugi prawdopodobnie w dźwięku, z którego nie można wykorzystać.

Jak wyjaśniono powyżej, wydajność mechaniczna ε pozostaje:

Z WS Praca wyjściowa i eI Energia wejściowa. Poprzez mnożenie przez 100%uzyskuje się wydajność procentową, co można również znaleźć poprzez iloraz między mocą wejściową pI i moc wyjściowa PS:

Na przykład, jeśli maszyna ma wydajność 45%, oznacza to, że tylko 45% wkładanej energii jest używanych do celów maszyny, a pozostałe 55% jest tracone w cieple, dźwięku lub innej formie energii.

Rodzaje mocy

Moc można opracować przez różne rodzaje sił, a zatem moc mechaniczna, powiązana z obiektami mobilnymi, energią elektryczną, dźwiękiem, termicznym i innymi.

Moc mechaniczna

Ruchomy obiekt rozwija moc związaną z jego prędkością. Ponieważ praca jest zdefiniowana jako produkt skalarny między siłą a przesunięciem, natychmiastowa moc następuje:

Gdzie:

Jest to nieskończenie małe przemieszczenie. Pamiętając o tej prędkości jest pochodną pozycji w odniesieniu do czasu:

Podczas wymiany tego równania w poprzednim uzyskuje się, że moc mechaniczna jest produktem skalarnym między wektorem siły a prędkością:

Może ci służyć: Free Fall: Concept, Równania, rozwiązane ćwiczenia

Energia elektryczna

Jest to szybkość, do której energia dostarcza źródło lub baterię, do określonego ładowania. Ta dostawa nie może być wykonana ze stałą szybkością, więc zdefiniowana jest średnia moc:

Gdzie V jest napięciem, a δT jest przedziałem czasu. Jeśli prąd i napięcie są stałe w czasie, prąd to:

I = q/δt

A moc jest również stała, wyrażając się jako:

P = i ∙ v

Moc dźwiękowa

Fale dźwiękowe transportują energię podczas rozprzestrzeniania się, dzięki ciśnieniu na cząstki medium. Dla nich stosuje się koncepcję intensywności dźwięku, która jest moc na jednostkę obszaru, który jest mierzony w W/M2 jako taki:

Całkowita moc jest obliczana przez całkę na powierzchni S:

Powierzchnia może być na przykład promień r.

Moc cieplna

Jest to szybkość, w której określony system uwalnia energię w postaci ciepła:

STEFAN-BOLTZANN Law

W przypadku ciepła przenoszonego przez promieniowanie prawo Stefana-Boltzmanna jest ważne:

Gdzie:

  • T to temperatura w Kelvin.
  • σ jest stałą Stefana-Boltzmanna: σ = 5.67 × 108 W/(m2 K4).
  • Emisyjność materiału wynosi E, której wartość wynosi od 0 do 1 i jest typowa dla każdego materiału.
  • A to powierzchnia ciała.

Przykłady władzy w fizyce

Klimatyzatory i grzejnik

Układ klimatyzacji i ogrzewania są klasyfikowane według ich mocy. Producenci i projektanci mają formuły empiryczne do obliczania mocy, którą wyposażenie musi musiał, aby właściwie wyleczyć pokój o określonych wymiarach.

Żarówki

Ludzie zwykle kierują się mocą żarówki elektrycznej, aby wiedzieć, jak genialna jest.

Może ci służyć: Watt Law: co to jest, przykłady, aplikacje

Sprzęt AGD

Wszystkie urządzenia wskazują w swoich etykietach moc, którą konsumują, aby wykonać swoją funkcję.

Maszyneria

Maszyny ogólnie, takie jak na przykład dźwigi, są klasyfikowane zgodnie z mocą, którą rozwijają, aby podnieść pesos.

Wentylatory mechaniczne dla pacjentów na OIOM

Moc mechanicznego wentylatora do intensywnej opieki jest starannie monitorowana, aby uniknąć zmian w płucach.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dziewczyna je codziennie równoważnie 8.4 × 106 J, aby utrzymać swoją wagę na stałym poziomie. Ile kosztuje średnia moc, która jest aktualna?

Rozwiązanie

Średnia moc to prace wykonane na jednostkę czasu. Jeśli dziewczyna utrzymuje stałą wagę, wydaje całą energię żywności na użyteczną pracę. Pewnego dnia masz 24 godziny, równoważne w sekundach do:

1 dzień = 24 h = 86400 s

Ćwiczenie 2

Samochód sportowy, którego masa wynosi 1500 kg, jest w stanie przyspieszyć od 0 do 90 km/h w 5.0 s. Jaka średnia moc jest wymagana do osiągnięcia tego przyspieszenia?

Rozwiązanie

Stosuje się formułę mocy mechanicznej:

Siła jest obliczana na podstawie drugiego prawa Newtona:

Średnie przyspieszenie samochodu, zakładając, że ruch jest równomiernie zróżnicowany prostoliniowy, wynosi:

Przed wymianą przeprowadzana jest nawrócenie jednostek:

90 km/h = 25 m/s

Siła i przemieszczenie są w tym samym kierunku, dlatego moc jest po prostu iloczyn wielkości siły przez średnią prędkość:

Zastąpienie mocy:

P = 1500 kg × 5 m/s2 × 12.5 m/s = 93750 w