"Сила" е един от многото термини, използвани свободно в ежедневния дискурс, който има много специфично значение във физиката. Други включват сила, маса, енергия, ток - списъкът е почти безкраен.
На физически език мощността е просто енергия за единица време или, алтернативно, работа за единица време, тъй като работата и енергията се изразяват в едни и същи единици - обикновено джаули (J), което е SI, или стандартна международна единица, но също така и ergs или, при изчисления, където се разглежда топлината, или калории или BTU. Енергията от своя страна е продукт на сила и разстояние. Силата, единица SI, за която е нютонът, е продукт на масата и ускорението.
Всичко това е просто фон, обаче. Понякога ще трябва да изразявате мощност по отношение на топлината, като свързвате тези различни единици във времето, като използвате умножение или деление. Watts в BTU е пример за такова преобразуване.
Основни изводи
Силата, както беше отбелязано, е продукт на масата и ускорението:
F = ma
Тук, в схемата SI, силата има единици нютони, масата се изразява в килограми и ускорението се измерва в метри в секунда на квадрат или m / s
2.Когато сила действа върху обект и го кара да се движи, произведението на приложената сила и разстоянието, което обектът премества, е енергията, необходима за свършване на работата. Единицата SI, джаулът, може да бъде изразена, за да опрости някои изчисления като нютонметър.
И накрая, изходната енергия за единица време дава мощност. Отново придържайки се към единиците SI, джаулите, разделени на секунди, намаляват до друга единица SI, вата. По този начин 1 ват (W) е един джаул енергия, изразходван в течение на една секунда (1 J / s).
Енергия и сила в ежедневния свят
Когато срещнете препратка към конските сили, да речем, на автомобил, виждате официална декларация за мощността на двигателя на тази машина. 1 конски сили (к.с.) се равнява на 745,7 вата. Тъй като конските сили на моторните превозни средства обикновено са стотици, можете да видите това всеки ден За целите ват и, като разширение, джаул, не е много голямо количество енергия или енергия съответно.
Като пример, 1 джаул е приблизително количеството енергия, необходимо за издигане на 100-грамов (0,1-килограмов) обект, като като ябълка, 1 метър нагоре срещу силата на гравитацията, действаща в обратна посока на извършената работа.
BTU изход
BTU, съкратено от British Thermal Unit, се определя като количеството топлина (енергия), необходимо за повишаване на температурата на 1 килограм вода с 1 градус по Фаренхайт. Това въвежда усложнение в повечето физически проблеми, където масата се измерва в килограми (или различни степени от десет килограма), а градусите се измерват в Целзий, наричан още градус. 1 BTU работи до 1055.056 джаула, или еквивалентно, 1 BTU = 1055.056 ват-секунди.
Топлинна мощност
Понякога е полезно да се изчисли разсейването на топлината от консумацията на енергия в дома или офиса. Комуналните компании измерват количеството енергия, което едно съоръжение използва, често на месец, в киловатчас или kWh. Спомняйки си, че мощността е енергия за единица време, следва, че енергията е мощност, умножена по време. Доставчиците на комунални услуги използват киловати в часове, а не единицата SI вата в секунди или джаули, за да направят числата по-удобни за използване.
Най-фундаменталното преобразуване между измерване, включващо ватове, по-специално kWh, и BTU е:
1 kWh = 3,412 BTU
Тъй като мерните единици ватове и BTU са различни, трябва да решите времевата рамка, в която да съотнесете тези количества. За повече примери вижте свързаната страница RapidTables (под Ресурси).