"Voima" on yksi monista arjen keskusteluissa löyhästi käytetyistä termeistä, jolla on hyvin erityinen merkitys fysiikassa. Toiset sisältävät voiman, massan, energian, virran - luettelo on vain loputon.
Fysiikan kielellä teho on yksinkertaisesti energiaa aikayksikköä kohti tai vaihtoehtoisesti työtä aikayksikköä kohti, koska työ ja energia ilmaistaan samoissa yksiköissä - yleensä joulea (J), joka on SI tai kansainvälinen standardiyksikkö, mutta myös ergiä tai, jos lämpöä harkitaan, joko kaloreita tai BTU. Energia puolestaan on voiman ja etäisyyden tulo. Voima, jonka SI-yksikkö on newton, on massan ja kiihtyvyyden tulo.
Kaikki tämä on kuitenkin yksinkertaisesti taustaa. Toisinaan joudut ilmaisemaan tehoa lämpöarvoina yhdistämällä nämä eri yksiköt ajan kuluessa joko kertomalla tai jakamalla. Wattia BTU: ksi on esimerkki tällaisesta muunnoksesta.
Perusjohdannaiset
Kuten todettiin, voima on massan ja kiihtyvyyden tulo:
F = ma
Tässä SI-kaaviossa voimalla on yksikköä newtonia, massa ilmaistaan kilogrammoina ja kiihtyvyys mitataan metreinä sekunnissa tai m / s2.
Kun voima vaikuttaa esineeseen ja saa sen liikkumaan, kohdistetun voiman ja kohteen liikkuvan etäisyyden tulo on työn suorittamiseen tarvittava energia. SI-yksikkö, joule, voidaan ilmaista joidenkin laskelmien yksinkertaistamiseksi newtonmetrinä.
Lopuksi energiantuotto aikayksikköä kohden tuottaa tehoa. Jälleen SI-yksikköihin tarttuminen, joule sekunteina jaettuna, pienenee toiseen SI-yksikköön, wattia. Täten 1 watti (W) on yksi joule energiaa, joka kuluu yhden sekunnin aikana (1 J / s).
Energia ja voima arjessa
Kun kohtaat viittauksen esimerkiksi hevosvoimaan, esimerkiksi auto, näet virallisen ilmoituksen koneen moottorin tehosta. 1 hevosvoima (hv) on 745,7 wattia. Koska moottoriajoneuvojen hevosvoima on yleensä satoja, voit nähdä sen jokapäiväiseen käyttöön tarkoituksiin, watti ja laajemmin joule, ei ole kovin suuri määrä voimaa tai energiaa vastaavasti.
Esimerkiksi 1 joule on suunnilleen energiamäärä, joka tarvitaan 100 gramman (0,1 kg) esineen nostamiseen omenana, 1 metri ylöspäin suoritettua työtä vastakkaiseen suuntaan vaikuttavaa painovoimaa vastaan.
BTU-lähtö
BTU, joka on lyhenne sanoista British Thermal Unit, määritellään lämmön (energian) määräksi, joka tarvitaan yhden kilon veden lämpötilan nostamiseen 1 Fahrenheit-astetta. Tämä tuo monimutkaisuuden useimpiin fysiikan ongelmiin, joissa massa mitataan kilogrammoina (tai kymmenen kilon eri tehoina) ja asteina celsiusasteina, joita kutsutaan myös celsiusasteiksi. 1 BTU laskee 1055.056 joulea tai vastaavasti 1 BTU = 1055.056 wattisekuntia.
Lämmöntuotto
Toisinaan on hyödyllistä laskea lämmöntuotto virrankulutuksesta kotona tai toimistossa. Yleisyritykset mittaavat laitoksen käyttämän energian määrän, usein kuukaudessa, kilowattitunteina tai kWh. Muistettaessa, että teho on energiaa aikayksikköä kohti, seuraa, että energia on teho kerrottuna aika. Apuohjelmien tarjoajat käyttävät kilowatti kertaa tuntia sen sijaan, että SI-yksikköä wattia kertaa sekunnissa, tai joulea, helpottaakseen numeroiden käyttöä.
Pohjimmiltaan muunnos wattia, erityisesti kWh: ta sisältävän mittauksen ja BTU: n välillä on:
1 kWh = 3412 BTU
Koska watin ja BTU: n yksiköt ovat erilaiset, sinun on päätettävä ajanjakso, jonka aikana nämä määrät suhteutetaan. Lisää esimerkkejä on linkitetyllä RapidTables-sivulla (Resurssit-kohdassa).