शक्ति (भौतिकी): परिभाषा, सूत्र, इकाइयाँ, कैसे खोजें (w / उदाहरण)

एक बॉडी बिल्डर और पांचवां ग्रेडर दोनों ही सभी किताबों को एक शेल्फ से सीढ़ियों की उड़ान तक ले जा सकते हैं, लेकिन वे एक ही समय में कार्य को पूरा करने की संभावना नहीं रखते हैं। बॉडीबिल्डर शायद तेज़ होगा क्योंकि उसके पास अधिक हैपावर रेटिंगपांचवें ग्रेडर की तुलना में।

इसी तरह, एक रेस कार जिसमें उच्चघोड़े की शक्तिघोड़े की तुलना में कहीं अधिक तेजी से यात्रा करने में सक्षम होगा।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

शक्ति इस बात का माप है कि एक समय अंतराल में कितना कार्य किया जाता है।

अश्वशक्ति पर एक त्वरित टिप्पणी: इस शब्द का अर्थ भाप इंजन के उत्पादन की तुलना घोड़े से करना है, क्योंकि 700 हॉर्सपावर का इंजन एक घोड़े के काम का लगभग 700 गुना कर सकता है। यह उस समय की बात है जब स्टीम इंजन नए थे और सबसे प्रमुख आविष्कारकों में से एक थे जो काम कर रहे थे उनकी क्षमता में सुधार, जेम्स वाट ने इस शब्द को उनके औसत व्यक्ति को समझाने के तरीके के रूप में गढ़ा लायक।

उपलब्ध जानकारी के आधार पर, शक्ति की गणना करने के दो तरीके हैं। इसके अतिरिक्त, बिजली की दो इकाइयाँ हैं जो समान रूप से मान्य हैं।

1. कार्य और समय के संदर्भ में शक्ति:

जहां कामवून्यूटन-मीटर (Nm) और समय. में मापा जाता हैतोसेकंड (सेकंड) में मापा जाता है।

2. बल और वेग के संदर्भ में शक्ति:

जहां बलएफन्यूटन (एन) में है, और वेगवीमीटर/सेकंड (एम/सेक) में है।

ये समीकरण यादृच्छिक रूप से समकक्ष नहीं हैं। दूसरा समीकरण पहले वाले से इस प्रकार निकाला जा सकता है:

ध्यान दें किकाम कके समान हैबल समय विस्थापन:​

इसे पहले घात समीकरण में बदलें:

तब, क्योंकि समय की किसी इकाई में विस्थापन displacementवेग है(v = d/t), अंत में पदों को इस प्रकार लिखेंवीदूसरा शक्ति समीकरण प्राप्त करने के लिए।

पावर की एसआई इकाईपीआमतौर पर के रूप में प्रस्तुत किया जाता हैवाट्स (डब्ल्यू), उसी जेम्स वाट के नाम पर रखा गया जिसने इंजनों को डिजाइन किया और उनकी तुलना घोड़ों से की। लाइट बल्ब और अन्य घरेलू उपकरण आमतौर पर इस इकाई को अपने टैग पर शामिल करते हैं।

हालाँकि, शक्ति के दूसरे सूत्र को देखने से दूसरी इकाई की ओर जाता है। बल समय वेग न्यूटन-मीटर प्रति सेकंड (Nm/s) की इकाइयों में माप देता है। फिर, क्योंकि ऊर्जा की इकाई जूल को एक न्यूटन-मीटर (Nm) के रूप में भी परिभाषित किया जाता है, इसके पहले भाग को इसके बजाय जूल के रूप में फिर से लिखा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप शक्ति की दूसरी SI इकाई होती है:जूल प्रति सेकेंड (जे/एस)।​

• शक्ति को वाट (डब्ल्यू) या जूल प्रति सेकेंड (जे/एस) में मापा जा सकता है।

शक्ति की परिभाषा और इसे खोजने के दो तरीकों को ध्यान में रखते हुए कई तरीके मिलते हैंकिसी चीज की शक्ति बढ़ाना: इसकी ताकत बढ़ाएं (अधिक उपयोग करेंबल) या उसी काम को तेजी से करवाना (घटाना .)तोया वृद्धिवी). एक शक्तिशाली कार मजबूत होती हैतथातेज, और कमजोर न तो है।अधिक आसानी से और जल्दी से काम किया जा सकता है, दअधिक शक्तिशालीकार्य करने वाली संस्था।

• शक्ति कैसे बढ़ाएं: कम समय में अधिक कार्य करें।

इसका मतलब यह भी है कि एक बहुत मजबूत मशीन, एक अत्यधिक मांसपेशियों वाला बॉडी बिल्डर, स्थिर हो सकता हैशक्ति की कमी. एक व्यक्ति जो बहुत भारी भार उठा सकता है, लेकिन केवल बहुत धीरे-धीरे, उस व्यक्ति की तुलना में कम शक्तिशाली होता है जो इसे तेजी से उठा सकता है।

इसी तरह, एक बहुत तेज मशीन या व्यक्ति जो बहुत कुछ नहीं करता है, कोई व्यक्ति तेजी से जगह-जगह भटक रहा है लेकिन कहीं नहीं मिल रहा है, वास्तव में शक्तिशाली नहीं है।

1. उसैन बोल्ट ने अपने रिकॉर्ड-सेटिंग 100 मीटर स्प्रिंट में लगभग 25 W बिजली उत्पन्न की, जिसमें 9.58 सेकंड का समय लगा। उसने कितना काम किया?

चूंकिपीतथातोदिए गए हैं, औरवूअज्ञात है, पहले समीकरण का उपयोग करें:

2. दौड़ते समय वह किस औसत बल से जमीन पर जोर दे रहा था?

जबसेकाम कएनएम में पहले से ही जाना जाता है, जैसा कि हैविस्थापनमीटर में, दौड़ की लंबाई से विभाजित करने पर मिलेगा giveबल(दूसरे तरीके से रखो,काम कके समान हैबल समय विस्थापन:डब्ल्यू = एफ × डी):

3. एक 3 मीटर सीढ़ियाँ चढ़ने में 6 सेकंड का समय लेने वाला 48 किग्रा व्यक्ति कितनी शक्ति उत्पन्न करता है?

इस समस्या में, विस्थापन और समय दिया जाता है, जो जल्दी से एक वेग गणना की अनुमति देता है:

दूसरे शक्ति समीकरण में वेग होता है, लेकिन इसमें बल भी शामिल होता है। एक व्यक्ति सीढ़ियों की उड़ान भर रहा है जो गुरुत्वाकर्षण बल का मुकाबला करने के लिए काम कर रहा है। तो, इस मामले में बल को उनके द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण का उपयोग करके पाया जा सकता है, जो पृथ्वी पर हमेशा 9.8 मीटर/सेकेंड के बराबर होता है।².

अब बल और वेग शक्ति के दूसरे सूत्र में फिट होते हैं:

ध्यान दें कि यहां इकाइयों को वाट्स के बजाय J/s के रूप में छोड़ने का निर्णय मनमाना है। समान रूप से स्वीकार्य उत्तर 235.2 डब्ल्यू है।

4. एसआई इकाइयों में एक अश्वशक्ति लगभग 746 वाट है, जो उस भार पर आधारित है जिसे एक फिट घोड़ा एक मिनट तक ले जा सकता था। उदाहरण के घोड़े ने इस समय में कितना काम किया?

पहले समीकरण में शक्ति और समय के मूल्यों को जोड़ने से पहले एकमात्र कदम यह सुनिश्चित करना है कि समय एक मिनट को 60 सेकंड के रूप में फिर से लिखकर सेकंड की उचित एसआई इकाइयों में है। फिर:

कई विद्युत उपयोगिताएँ ग्राहकों से उनके आधार पर शुल्क लेती हैंकिलोवाट घंटेउपयोग का। विद्युत शक्ति की इस सामान्य इकाई का अर्थ समझने के लिए, इकाइयों को तोड़कर शुरू करें।

उपसर्गकिलोमतलब १,०००, तो aकिलोवाट (किलोवाट)1,000 वाट के बराबर है। इस प्रकार, एकिलोवाट-घंटा (किलोवाट)एक घंटे के समय में उपयोग किए जाने वाले किलोवाट की मात्रा है।

किलोवाट-घंटे गिनने के लिए, उपयोग किए गए घंटों के किलोवाट की संख्या को गुणा करें। इस प्रकार, यदि कोई व्यक्ति १० घंटे के लिए १०० वाट के प्रकाश बल्ब का उपयोग करता है, तो उसने कुल १,००० वाट-घंटे, या १ kWh बिजली का उपयोग किया होगा।

1. एक विद्युत उपयोगिता $0.12 प्रति किलोवाट-घंटे चार्ज करती है। 30 मिनट के लिए एक बहुत शक्तिशाली 3,000 W वैक्यूम का उपयोग किया जाता है। इस ऊर्जा की मात्रा घर के मालिकों को कितनी खर्च करती है?

३,००० डब्ल्यू = ३ किलोवाट

३० मिनट = ०.५ घंटे

2. वही उपयोगिता एक घर को हर 4 kWh बिजली के लिए $ 10 का श्रेय देती है जो वह ग्रिड को लौटाती है। सूर्य प्रति वर्ग मीटर लगभग 1,000 वाट बिजली प्रदान करता है। यदि एक घर पर दो वर्ग मीटर का सौर सेल 8 घंटे के लिए ऊर्जा एकत्र करता है, तो यह कितना पैसा उत्पन्न करता है?

समस्या की जानकारी को देखते हुए, सौर सेल को सूर्य से 2,000 W, या 2 kW एकत्र करने में सक्षम होना चाहिए। 8 घंटे में यानी 16 kWh।