Fyysiset tehon kaavat ja yksiköt, virran tyypit (esimerkkien kanssa)

fyysinen voima se viittaa ajanjakson suorittamaan työhön (tai kulutettuun energiaan). Teho on skalaarimäärä, joka on sen mittayksikkö kansainvälisessä yksiköiden järjestelmässä heinäkuussa sekunnissa (J / s), joka tunnetaan nimellä Watt James Wattin kunniaksi.

Toinen melko yleinen mittayksikkö on perinteinen höyryhevonen. Fysiikassa tutkitaan eri tyyppisiä voimia: mekaaninen teho, ääniteho, lämpöteho. Yleisesti ottaen on olemassa intuitiivinen ajatus vallan merkityksestä. Se liittyy yleensä suurempaan tehoon, suurempi kulutus. 

Siten lamppu kuluttaa enemmän sähköenergiaa, jos sen teho on suurempi; sama tapahtuu myös hiustenkuivaajalla, jäähdyttimellä tai henkilökohtaisella tietokoneella.

Siksi on ymmärrettävä sen merkitys, erilaiset valtuudet ja ymmärrettävä, miten se lasketaan ja mitkä ovat sen yleisimpien mittayksiköiden väliset suhteet.

indeksi

• 1 Kaavat
• 2 yksikköä
• 3 Tehotyypit
  • 3.1 Mekaaninen teho
  • 3.2 Sähköteho
  • 3.3 Lämpöteho
  • 3.4 Ääniteho
  • 3.5 Nimellisteho ja todellinen teho
• 4 Esimerkkejä
  • 4.1 Ensimmäinen esimerkki
  • 4.2 Toinen esimerkki
• 5 Viitteet

kaavat

Määritelmän mukaan kulutetaan tai aikajaksolla toimitettu teho lasketaan seuraavasti:

P = W / t

Tässä lausekkeessa P on teho, W on työ ja t on aika.

Jos haluat laskea hetkellisen tehon, käytä seuraavaa kaavaa:

Tässä kaavassa Δt on ajan lisäys, F on voima ja v on nopeus.

yksiköt

Kansainvälisen yksiköiden järjestelmän ainutlaatuisuus on heinäkuu sekunnissa (J / s), joka tunnetaan nimellä watt (W). Joissakin yhteyksissä on myös melko tavallista käyttää muita yksiköitä, kuten kilowattia (kW), hevosvoimaa (CV)..

On selvää, että kilowatti vastaa 1000 wattia. Toisaalta höyryn ja watin välinen vastaavuus on seuraava:

1 CV = 745,35 W

Toinen tehoyksikkö, vaikka sen käyttö on paljon vähemmän yleistä, on ergium sekunnissa (erg / s), joka on 10^-7 W.

On tärkeää erottaa kilowatti kilowattitunnista (kWh), koska jälkimmäinen on energian tai työn yksikkö eikä teho..

Tehotyypit

Erilaisista olemassa olevista voimista on joitakin tärkeimpiä, joita tutkitaan seuraavaksi.

Mekaaninen teho

Jäykkäyn kiinteään aineeseen kohdistuva mekaaninen teho saadaan aikaan saattamalla tuote tuloksen kokonaismäärään ja siihen kehoon lähetettyyn nopeuteen..

P = F ∙ v

Tämä ilmentymä vastaa ilmaisua: P = W / t, ja itse asiassa se saadaan siitä.

Siinä tapauksessa, että on myös jäykän kiinteän aineen kiertoliike ja että sen vuoksi siihen kohdistuvat voimat muuttavat sen kulmanopeutta, joka aiheuttaa kulmakiihdytyksen, sen on:

P = F ∙ v + M ∙ ω

Tässä lausekkeessa M on käytettyjen voimien tuloksena oleva hetki ja ω on kehon kulmanopeus.

Sähköteho

Sähkökomponentin syöttämä tai kuluttama sähköteho on seurausta siitä, että kyseisellä komponentilla toimitetun tai absorboidun sähköenergian määrä ja siihen käytetty aika jakautuvat. Se lasketaan seuraavasta ilmaisusta:

P = V ∙ I

Tässä yhtälössä V on mahdollinen ero komponentin läpi ja I on sen ylittävä sähkövirran virta.

Erityisessä tapauksessa, että komponentti on sähköinen vastus, seuraavia ilmaisuja voidaan käyttää tehon laskemiseen: P = R ∙ I² = V² / R, jossa R on kyseisen komponentin sähköisen vastuksen arvo.

Lämpöteho

Komponentin lämpöteho määritellään mainitun komponentin lämpöyksikkönä hajautuneen tai vapautuneen energian määränä aikayksikössä. Se lasketaan seuraavasta ilmaisusta: 

P = E / t

Mainitussa lausekkeessa E on lämmön muodossa vapautunut energia.

Ääniteho

Ääniteho määritellään energiaksi, jota ääniaalto kuljettaa aikayksikössä tietyn pinnan läpi.

Siten ääniteho riippuu sekä ääniaallon intensiteetistä että mainitun aallon läpi kulkevasta pinnasta, ja se lasketaan seuraavan integraalin avulla:

P_S = ⌠_S  minä_S ∙ d S

Tässä integraalissa Ps on aallon ääniteho, Is on aallon äänen voimakkuus, ja dS on aallon ylittämän pinnan ero.

Nimellisteho ja todellinen teho

Nimellisteho on suurin teho, jota kone tai moottori tarvitsee tai voi tarjota normaaleissa käyttöolosuhteissa; eli suurin teho, jota kone tai moottori voi tukea tai tarjota.

Nimellistä termiä käytetään, koska tätä tehoa käytetään yleisesti koneen karakterisoimiseen.

Toisaalta todellinen tai käyttökelpoinen voima, eli tosiasiallisesti käytetty, generoi tai käyttää konetta tai moottoria, eroaa yleensä nimellistehosta, joka on yleensä vähemmän.

esimerkit

Ensimmäinen esimerkki

Haluat nostaa 100 kg: n piano, jossa on nosturi, seitsemänteen kerrokseen, joka on 20 metrin korkeudella. Nosturi kestää 4 sekuntia kiipeää pianoa. Laske nosturin teho.

ratkaisu

Voit laskea tehon seuraavasti:

P = W / t

Ensinnäkin on tarpeen laskea nosturin tekemä työ.

W = F = d ∙ cos α = 100 8 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19,600 N

Niinpä nosturin teho on:

P = 19,600 / 4 = 4900 W

Toinen esimerkki

Laske 10 Ω: n vastuksen hajoama teho ylittää 10 A: n virran.

ratkaisu

Tässä tapauksessa on tarpeen laskea sähköteho, jota varten käytetään seuraavaa kaavaa:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W 

viittaukset

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysiikan määrä 1. Cecsa.
2. Virta (fyysinen). (N.D.). Wikipediassa. Haettu 3. toukokuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
3. Virta (fysiikka). (N.D.). Wikipediassa. Haettu 3. toukokuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4. Fysiikka. CECSA, Meksiko.
5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fysiikka tutkijoille ja insinööreille (6. painos). Brooks / Cole.