Τι είναι η μονάδα ισχύος;

Οι φυσικοί χρησιμοποιούν καθημερινές λέξεις με φαινομενικά περίεργους και πολύ συγκεκριμένους τρόπους. Για έναν φυσικό, εργασία (Δ) δεν είναι αυτό που κάνετε από εννέα έως πέντε τις καθημερινές. Είναι το προϊόν της δύναμης (φά) εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο πολλαπλασιασμένο επί την απόσταση (ρε) το αντικείμενο κινείται ως αποτέλεσμα αυτής της δύναμης.

Εάν το αντικείμενο δεν κινείται, δεν έχει γίνει δουλειά. Προσπαθήστε να το εξηγήσετε στον άνθρωπο που προσπαθεί να σπρώξει το αυτοκίνητό σας από μια τάφρο και δεν έχει τύχη να πάρει το αυτοκίνητο να κινηθεί.

Οι φυσικοί χρησιμοποιούν επίσης τη λέξη δύναμη (Π) με συγκεκριμένο τρόπο. Για αυτούς η δύναμη δεν είναι αυτό που παίρνετε τρώγοντας ένα πλούσιο πρωινό. Είναι η ώρα (τ) χρειάζεται να κάνουμε μια συγκεκριμένη δουλειά. Η εξίσωση ισχύος είναι:

Με άλλα λόγια, η δύναμη είναι ο ρυθμός της εργασίας. Είναι επίσης ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Στη μελέτη της ηλεκτρικής ενέργειας, ο τύπος ισχύος είναι:

όπουΒείναι η τάση σε ένα κύκλωμα καιΕγώείναι το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτό το κύκλωμα.

Η γνώση της λέξης «δύναμη» για τους φυσικούς σας βοηθά να κατανοήσετε τις μονάδες ισχύος. Στο σύστημα SI (μετρικό), οι μονάδες είναι βατ. Κατά τη μέτρηση στο αυτοκρατορικό σύστημα, οι μονάδες είναι είτε λίβρες / δευτερόλεπτο ή ιπποδύναμη. Μια ιπποδύναμη ισούται με 550 πόδια-λίβρα / δευτερόλεπτο.

Το σύστημα SI (Système Internationale) - επίσης γνωστό ως μετρικό σύστημα - διαθέτει μόνο επτά βασικές μονάδες. Όλες οι άλλες μονάδες προέρχονται από αυτές. Στο σύστημα SI, το μήκος μετράται σε μέτρα, η μάζα σε χιλιόγραμμα και ο χρόνος σε δευτερόλεπτα. Η δύναμη είναι ίση με την επιτάχυνση των μαζικών χρόνων (από τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα), έτσι οι μονάδες είναι kg-m / s². Αυτό σημαίνει ότι οι μονάδες εργασίας είναι kg-m²/μικρό². Αντί να χρησιμοποιούν αυτές τις μονάδες σε κάθε υπολογισμό, ο οποίος θα ήταν δυσκίνητος, οι επιστήμονες ορίζουν ένα joule (J) (το όνομά του από τον φυσικό James Prescott Joule) ως 1 κιλό²/μικρό². Το joule είναι επίσης η μονάδα ενέργειας στο σύστημα SI, αν και συνηθίζεται η χρήση ergs κατά τη μέτρηση σε εκατοστά και γραμμάρια.

Η ισχύς ορίζεται ως εργασία διαιρεμένη με το χρόνο, οπότε οι μονάδες της είναι joules / second. Οι επιστήμονες έχουν και ένα άλλο όνομα για αυτήν τη μονάδα. Είναι το watt, που πήρε το όνομά του από τον James Watt, τον σκωτσέζο εφευρέτη που βοήθησε στην ανάπτυξη της ατμομηχανής που τροφοδότησε τη βιομηχανική επανάσταση. Στο σύστημα SI, το watt ορίζεται ως:

Εάν μετράτε σε εκατοστά και γραμμάρια, χρησιμοποιήστε αυτήν τη μετατροπή:

Αν σας αρέσουν τα αυτοκίνητα, γνωρίζετε ότι οι βαθμολογίες ισχύος των κινητήρων των αυτοκινήτων δίνονται πάντα σε ιπποδύναμη. Αυτό σημαίνει ότι η ιπποδύναμη είναι επίσης μια μονάδα ισχύος, αλλά από πού προήλθε και γιατί εξακολουθεί να χρησιμοποιείται;

Αποδεικνύεται ότι κανένας άλλος από τον James Watt δεν είναι ο άνθρωπος που είναι υπεύθυνος για αυτήν τη μονάδα ισχύος. Για να πουλήσει τις μηχανές ατμού του, έπρεπε να ποσοτικοποιήσει την ποσότητα εργασίας που θα μπορούσαν να κάνουν σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Δημιούργησε μια μονάδα με βάση το πόση δουλειά μπορούσε να κάνει ένα pit pony. Ήταν γνωστό εκείνη την εποχή ότι ένα μόνο πόνυ μπορούσε να ανυψώσει 220 κιλά άνθρακα πάνω σε ένα άξονα ορυχείων 100 ποδιών σε ένα λεπτό. Αυτό μεταφράζεται σε 22.000 ft-lb / min. Στη συνέχεια υπέθεσε εσφαλμένα ότι ένα κανονικό άλογο θα μπορούσε να κάνει 50% περισσότερη δουλειά και αυθαίρετα όρισε την ιπποδύναμη ως 33.000 ft-lb / min, το οποίο είναι το ίδιο με τα 550 ft-lb / s. Σε μονάδες SI, αυτό είναι 745,7 watts.

Ως μονάδα ισχύος, η ιπποδύναμη συνήθως προορίζεται για κινητήρες και - μερικές φορές - ικανότητα ψύξης κλιματιστικών. Γιατί το χρησιμοποιούμε ακόμα; Πιθανώς για τον ίδιο λόγο ότι οι άνθρωποι σε ορισμένες χώρες, συμπεριλαμβανομένων των Ηνωμένων Πολιτειών, εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το αυτοκρατορικό σύστημα μέτρησης: συνήθεια.