Calculați energia

Cum poate fi calculată energia în cai putere sau în watte, ce înseamnă acești termeni și de ce pot fi importanți.

metodă

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 1

Repetați elementele de bază. "Energie" este definită ca durata de timp în care se poate face o activitate. Munca, la rândul său, este termenul original care măsoară cât de eficientă este o forță aplicată atunci când vine vorba de mutarea unui obiect inactiv sau de depășirea și mutarea unui alt obstacol sau rezistență.

Ideea este că o forță trebuie să poată face o mișcare pentru a face "muncă". Să luăm exemplul elice unei nave, care este de 300 de lire sterline și o barcă se poate deplasa în apă pe o distanță de 80 de picioare: Atunci va fi făcut de lucru FORȚA distanță x = 300 x 80 = 24 000 „foot pound“ ---, prin urmare, ne-ar spune că elicea are o forță de 24.000 de metri pătrați.
Continuați să luați în considerare timpul necesar pentru a acoperi această distanță. Să presupunem că nava călătorește această distanță la o viteză de 20 de picioare pe secundă (FT / s). Pentru a acoperi 80 de picioare, nava ar fi avut nevoie de 80/20 = 4 secunde. Deci, elicele a făcut 24.000 de picioare în patru secunde. Energia a fost astfel aplicată la o rată de 24.000 / 4 = 6000 picioare-lire pe secundă (FT x lbs / s).
Înțelegeți baza istorică a ceasului. La un moment înainte de motoarele pe benzină și puterea aburului a fost utilizat pentru a conduce primele trenuri și nave (prima navă, care a fost condus de o elice a fost HMS Marea Britanie, a cărui călătoria inaugurală a avut loc în 1846, atunci când este utilizat un propulsor cu șase lamă a fost care arătau ca o moară de vânt), au fost în mare parte cai care au avut o cantitate incredibilă și varietate de locuri de muncă diferite. În mod logic, au măsurat cantitatea de muncă pe care un cal o putea face și a oprit timpul. După diferite studii și medii, sa convenit să se stabilească rata standard de muncă pe care un cal cu o sănătate normală ar putea să o efectueze la 550 FT x lbs / s. Această unitate a fost cunoscută până atunci ca putere ca (PS). 550 picioare-lire sterline pe secundă este egală cu o putere ca (putere). Asta a rămas până astăzi.
- 550 x 60 = 33 000 de picioare pe minut, ceea ce este exact același: o putere.
O altă unitate energetică universal acceptată astăzi este limitată în aplicarea sa la echipamente electronice și electrice și se bazează, de asemenea, pe sistemul metric (metru - kilogram - al doilea): wați. Dacă o forță Newton este eficientă la o distanță de un metru, atunci se efectuează un joulu de lucru - dacă durează o secundă pentru a face acel joulu de lucru, consumul de energie este de un watt. Un watt este deci un joulu pe secundă.

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 2

Luați în considerare nevoile energetice ale industriei de astăzi. În mare parte, avem de-a face cu mașini electrice rotative în industrie și nu cu mișcare unidimensională, cum ar fi un cal tragând un plug pe o linie dreaptă. Deci trebuie să putem spune puterea unor lucruri precum motoarele electrice, motoarele cu aburi, turbinele, motoarele diesel și așa mai departe. De aceea venim lângă tema cuplului.

Cuplul măsoară cât de mult poate fi răsucite sau răsucite sau cum ar putea fi exercitată o rotire de la o anumită axă pe un obiect. Pentru a împinge pârghia de 5 picioare cu o forță de 20 de kilograme necesită un cuplu de 5 x 20 = 100 de kilograme-picioare.
Desigur, există frecare, care poate provoca confuzii considerabile. Pentru a calcula mișcările unidimensionale care urmează o linie dreaptă, am calculat distanța de forță de timp. Cuplul este de asemenea forța ori distanța, dar în acest caz distanța este "brațul pârghiei" și, deși creăm un cuplu, avem, cu excepția unei rotații ceva, nici o mișcare și prin urmare nici o muncă.
Munca și cuplul sunt de fapt destul de diferite, deși se măsoară aparent cu aceeași unitate. Până când cuplul determină o mișcare reală, nu există nici o muncă și, prin urmare, nici un consum de energie.
De aceea, munca este măsurată în picioare-kilograme în timp ce cuplul este măsurat în kilograme-picioare pentru a distinge mai bine cele două.

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 3

Să măsuram lucrarea dacă există o rotație sau o "deplasare". Noi încă presupunem că pârghia este conectat la punctul său de sprijin având o axă și mâna noastră, cele 20 de lire sterline de forță exercitând ca și mai înainte, două picioare deplasează cercul de-a lungul căruia cinci picioare-maneta descrie, atunci avem un loc de muncă forța aplicată este egală cu distanța parcursă sau 20 x 2 = 40 de picioare, ca și linia dreaptă de mai sus. Acum, presupunând că vom multiplica și diviza acest număr cu cinci picioare - lungimea brațului de pârghie - rezultatul va fi, desigur, același. De aceea poate fi reprezentată ca:

Locul de muncă = 5 x 20 x 2/5. Încă mai avem un scor de 40 de kilograme, ca și înainte. Dar cum rămâne cu 5x20? Aici cuplul vine la lumină.
Ce este "2/5"? Deplasarea liniară a două picioare împărțită la înălțimea pârghiei indică cât de departe axa sa rotit, într-o unitate numită radiani. Radiani este frecvent utilizat în fizică și în Ingenieurwisschenschaften și este definit ca unghiul dintre razele unui cerc, astfel încât punctele de pe circumferință, unde cele două raze intersectează exact o lungime rază aparte. Această măsură este foarte apropiată de 57 de grade sau altfel este unghiul format de un arc circular în centrul cercului și corespunde razei unui cerc.
Lucrarea cuplului care determină o deplasare uniformă rotativă a masei radiate (theta) este, prin urmare, egală cu cuplul (L)
- de ori schimbarea chiar rotațională sau
- Lucrare = L x theta în kilograme de picioare

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 4

Rețineți că este mult mai interesant să se ocupe de viteza și puterea motoarelor și a mașinilor, și anume viteza cu care se poate realiza munca, deci spunem:

Lucrare = cuplu x rotație unghiulară (radiani) / timp (sec)
În fizică, frecvența unghiulară este măsurată în radiani pe secundă, dar orice aeronavă sau motor marin pe care o vom întâlni vreodată este întotdeauna măsurată în rpm, așa că trebuie să o transformăm.
- O rotație pe minut (rpm) = 60 rpm / s = 60 rps, dar numai o revoluție pe secundă, adică = 2 x pi radiani pe secundă.
- Forța unui corp rotativ, exprimată în picioare pe kilogram pe secundă, dă astfel un cuplu L, în timp ce viteza de rotație este dată în s / min. Asta rezultă
- Forța = S / 60 x (2 Pi) x L în FT x lbs / s. Așa cum am văzut deja, ar trebui să mai împărțim acel cu 550 pentru a obține un rezultat în PS sau
Cai putere a unui motor = (2 pi) / 33000 x L x S L atunci când cuplul este măsurat în foot pound (de obicei, cu ajutorul unui gard Prony) și S este viteza de rotație în r.p.m. care pot fi măsurate cu contoare, stroboscoape, lasere etc. Astfel, curbele de performanță ale unei mașini sau ale unei motociclete pot fi reprezentate ca un cuplu comparativ cu r.p.m. și Puterea de Putere (PS) poate fi comparată cu viteza motorului în r.p.m. A fi comparat. Inginerii de automobile pot vedea în aceste reprezentări unde se află cea mai înaltă performanță.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit