Zawartość

• Kroki

Jak obliczyć moc lub waty, co one charakteryzują i dlaczego mają znaczenie.

Kroki

1. 1 Podstawy. Słowo „władza” definiuje się jako pracę wykonaną w określonym czasie. Praca jest z kolei terminem historycznym, charakteryzującym skuteczność przyłożonej siły (do poruszania ciałem lub pokonywania innych przeszkód lub oporu) na określonym dystansie.
   • Ważną rzeczą tutaj jest to, że dla „pracy” siła musi działać w pewnej odległości. Na przykład, jeśli śmigło przesuwa łódź po wodzie z siłą 300 N na odległość 80 m, to praca jest równa sile x odległość = 300 X 80 = 24000 J (N * m), że można powiedzieć, że śmigło wykonało 24000 J pracy.
   • Zastanów się, ile czasu zajęło przemieszczenie łodzi na pewną odległość. Załóżmy, że statek porusza się z prędkością 20 m/s. Przebycie 80 metrów zajęłoby 80/20 = 4 sekundy. Czyli śmigło łodzi wykonało 24000 J pracy w 4 sekundy, czyli moc: 24000/4 = 6000 W (J/s).
   • Odniesienie historyczne. Przed silnikami spalinowymi i parą, które napędzały pierwsze pociągi i statki (pierwsze śmigło zostało zainstalowane na HMS Britain, który po raz pierwszy wypłynął w morze w 1846 roku; miał jedno sześciołopatowe śmigło, które wyglądało jak wiatrak) , ogromną różnorodność zadań wykonywały konie. Dlatego ludzie obliczali ilość pracy, jaką jeden koń może wykonać w danym czasie. Po uśrednieniu wartości z wielu prób ustaliły się na poziomie 550 lb-ft na sekundę jako standardowej wartości pracy wykonanej przez zdrowego konia. Wtedy wartość ta stała się znana jako „konie mechaniczne”.
     • W Rosji moc oznacza moc metryczną, która wynosi około 735,5 watów.
   • Inną powszechnie używaną jednostką mocy jest „wat” (SI International System of Units). Jeśli siła jednego Newtona przesuwa ciało na odległość jednego metra, to praca jest równa jednemu dżulowi, a jeśli ta praca trwa jedną sekundę, to moc jest równa jednemu watowi. Dlatego wat jest równy jednemu dżulowi na sekundę.
2. 2 Rozważ dzisiejsze potrzeby przemysłu. W przeważającej większości przypadków w przemyśle mamy do czynienia z mechanizmami obrotowymi, a nie prostoliniowymi. Musimy więc wiedzieć, jak obliczyć moc silników elektrycznych, parowych, turbin, diesli itp., a zatem musimy wziąć pod uwagę moment obrotowy, a dokładniej moment siły.
   • Moment siły charakteryzuje siłę, która ma tendencję do obracania lub skręcania czegoś, to znaczy do nadania ciału ruchu obrotowego wokół określonej osi. Jeśli skręcisz uchwyt 50 cm (0,5 m) z siłą 200 N, wówczas moment siły wyniesie 0,5 x 200 = 100 N * m.
   • Nie daj się pomylić. Aby obliczyć pracę wykonaną w ruchu prostoliniowym, mnożysz siłę przez ruch. I tutaj mnożysz siłę przez przemieszczenie, ale w tym przypadku przemieszczenie jest równe „dźwigni”, czyli odległości od osi do punktu przyłożenia siły.
   • Praca i moment mocy to różne pojęcia. Dopóki moment siły nie obraca się, nie wykonuje się żadnej pracy i nie zużywa energii.
3. 3 Mierz pracę w ruchu obrotowym. Załóżmy, że ramię o długości 50 cm jest sztywno przymocowane do osi obrotu, przykładasz do niego siłę 200 N, podczas gdy ramię obraca się o 20 cm wokół obwodu. Praca w tym przypadku jest równa iloczynowi siły i przemieszczenia, czyli 0,2 x 200 = 40 N * m. Załóżmy, że jednocześnie mnożysz i dzielisz tę liczbę przez 0,5 m - długość ramienia. Oczywiście nie zmieni to wyniku, więc możesz napisać:
   • Pracuj = 0,5 • 200 X 0,2 / 0,5 i jeszcze raz uzyskaj odpowiedź: 40 N * m. Ale co oznacza produkt 0,5 * 200? To jest chwila mocy.
   • Co to jest 0,2 / 0,5? 20 cm ruchu obwodowego podzielone przez długość ramienia (zasadniczo promień okręgu) daje wielkość obrotu w radianach.Radian definiuje się jako kąt pomiędzy dwoma promieniami okręgu w sytuacji, gdy długość łuku pomiędzy dwoma promieniami jest równa promieniowi okręgu. 1 rad = 57 stopni (w przybliżeniu).
   • Zatem praca wykonana przez moment siły podczas przemieszczenia obrotowego (theta, w radianach) jest równa iloczynowi momentu obrotowego (M) przez wielkość przemieszczenia obrotowego (w radianach):
     • Praca = M * theta (w radianach)
4. 4 Należy pamiętać, że moc obliczana jest w określonym czasie, dlatego:
   • Moc = moment siły * (kąt / czas)
   • kąt / czas to prędkość kątowa (w rad / s)
   • W fizyce prędkość kątowa jest mierzona w radianach na sekundę, ale ta wartość dla silnika statku powietrznego lub okrętowego jest zawsze podawana w obrotach na minutę i dlatego będziemy musieli przeliczyć te wartości.
     • Jeden obrót na minutę (rpm) = 60 obrotów na sekundę (rps) i jeden obrót na sekundę = 2 * radiany PI na sekundę
     • Jeżeli M jest momentem siły (momentem obrotowym), n jest liczbą obrotów na minutę, to moc w watach jest równa:
     • Moc = M * (2 * PI / 60) * n
   • Aby otrzymać tę wartość w koniach mechanicznych, należy ją podzielić przez 735,5.