„Síla“ je jedním z mnoha termínů používaných volně v každodenním diskurzu, který má ve fyzice velmi specifický význam. Mezi další patří síla, hmotnost, energie, proud - seznam je téměř nekonečný.
Ve fyzikální řeči je síla jednoduše energie za jednotku času, nebo alternativně práce za jednotku času, protože práce a energie jsou vyjádřeny ve stejných jednotkách - obvykle jouly (J), což je SI, nebo standardní mezinárodní jednotka, ale také ergs nebo při výpočtech, kde se uvažuje o teple, buď kalorie nebo BTU. Energie je zase produktem síly a vzdálenosti. Síla, jednotka SI, pro kterou je newton, je produktem hmotnosti a zrychlení.
To vše je však prostě pozadí. Občas budete muset vyjádřit sílu, pokud jde o teplo, propojením těchto různých jednotek v čase pomocí násobení nebo dělení. Watts to BTU je příkladem takové konverze.
Základní derivace
Síla, jak je uvedeno, je součinem hmotnosti a zrychlení:
F = ma
Zde v schématu SI má síla jednotky newtonů, hmotnost je vyjádřena v kilogramech a zrychlení se měří v metrech za sekundu na druhou nebo m / s2.
Když síla působí na objekt a způsobí jeho pohyb, výsledkem použité síly a vzdálenosti, kterou se objekt pohybuje, je energie potřebná k provedení práce. Jednotku SI, joule, lze vyjádřit pro zjednodušení některých výpočtů jako newtonmetr.
A konečně, energetický výstup za jednotku času poskytuje energii. Opět se držíme jednotek SI, jouly dělené sekundami se redukují na jinou jednotku SI, watt. 1 watt (W) je tedy jedna joule energie vynaložené v průběhu jedné sekundy (1 J / s).
Energie a síla v každodenním světě
Když narazíte na odkaz na výkon, řekněme, automobilu, uvidíte formální prohlášení o výkonu motoru tohoto stroje. 1 koňská síla (hp) se rovná 745,7 wattu. Jelikož se výkon motorových vozidel obvykle pohybuje ve stovkách, můžete to vidět každý den účely, watt, a potažmo joule, není příliš velké množství energie nebo energie resp.
Jako příklad lze uvést, že 1 joule je přibližně množství energie potřebné k zvednutí 100 gramů (0,1 kg) předmětu, například jako jablko, 1 metr nahoru proti gravitační síle působící v opačném směru od prováděné práce.
Výstup BTU
BTU, zkratka pro British Thermal Unit, je definována jako množství tepla (energie) potřebné ke zvýšení teploty 1 libry vody o 1 stupeň Fahrenheita. To zavádí komplikace do většiny fyzikálních problémů, kde se hmotnost měří v kilogramech (nebo různé mocnosti deseti kilogramů) a stupně se měří ve stupních Celsia, také nazývaných centigrade. 1 BTU vychází na 1055,056 joulů nebo ekvivalentně 1 BTU = 1055,056 watt-sekund.
Tepelný výkon
Někdy je užitečné vypočítat odvod tepla ze spotřeby energie v domácím nebo kancelářském prostředí. Energetické společnosti měří množství energie, které zařízení využívá, často za měsíc, v kilowatthodinách nebo kWh. Pamatujeme si, že síla je energie za jednotku času, z toho vyplývá, že energie je síla vynásobená čas. Poskytovatelé veřejných služeb používají kilowatty krát hodiny spíše než jednotku SI watty krát sekundy nebo jouly, aby bylo používání čísel pohodlnější.
Nejzákladnější převod mezi měřením zahrnujícím watty, konkrétně kWh, a BTU je:
1 kWh = 3 412 BTU
Protože jednotky wattů a BTU se liší, musíte se rozhodnout, v jakém časovém rámci budou tyto veličiny souviset. Další příklady najdete na propojené stránce RapidTables (v části Zdroje).