Možeš naći mehanička snagau upotrebi svugdje u modernom svijetu. Jeste li se danas vozili automobilom? Upotrijebio je energiju, bilo iz goriva ili iz baterije, za pomicanje međusobno povezanih nizova mehaničkih komponenata - osovine, zupčanici, remeni i tako dalje - sve dok, napokon, ta energija nije iskorištena za okretanje kotača i pomicanje vozila naprijed.
Vlastu fizici je mjera zastopana kojem raditiizvodi se s vremenom. Riječ "mehanički" samo je opisna; govori vam da je snaga povezana sa strojem i kretanjem različitih komponenata poput pogonskog sklopa automobila ili zupčanika sata.
Formula mehaničke snage koristi iste temeljne zakone fizike koji se koriste za druge oblike moći.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
VlastStr definira se kao raditiWnadvrijemetprema sljedećoj formuli. Napomena o jedinicama: snaga bi trebala biti u vatima (W), raditi u džulima (J) i vrijeme u sekundama (s) - uvijek provjerite prije nego što priključite vrijednosti.
Mehanička snaga slijedi iste zakone koji reguliraju i druge vrste snage poput kemijske ili toplinske.
Mehanička snagaje jednostavno snaga povezana s pokretnim komponentama mehaničkog sustava, na primjer zupčanicima, kotačima i remenicama unutar starinskog sata.Energija, sila, rad i snaga
Da bismo razumjeli izraz za mehaničku snagu, korisno je izložiti četiri međusobno povezana pojma:energije, sila, raditiivlast.
- TheenergijeEobjekt sadrži mjera koliko posla može obaviti; drugim riječima, koliko pokreta može stvoriti. Mjeri se u džulima (J).
- AsilaFje u osnovi guranje ili povlačenje. Sile prenose energiju između predmeta. Kao i brzina, i sila ima obojemagnitudeismjer. Mjeri se u Newtonima (N).
- Ako sila pomiče predmetu istom smjeruto je gluma, to izvodi raditi. Po definiciji je potrebna jedna jedinica energije za obavljanje jedne jedinice rada. Budući da su energija i rad međusobno definirani, obje se mjere u džulima (J).
- Vlastje mjera za stopana kojem izvodi se radilikoristi se energija tijekom vremena. Standardna jedinica snage je vat (W).
Jednadžba za mehaničku snagu
Zbog odnosa između energije i rada, postoje dva uobičajena načina matematičkog izražavanja moći. Prva je u smisluraditi Wivrijeme t:
P = \ frac {W} {t}
Snaga u linearnom pokretu
Ako se bavite linearnim gibanjem, možete pretpostaviti da bilo koja primijenjena sila pomiče objekt naprijed ili nazad duž ravne staze u skladu s djelovanjem sile - mislite na vlakove na a staza. Budući da se usmjerena komponenta u osnovi brine o sebi, moć također možete izraziti pomoću jednostavne formule pomoćusila, udaljenost, ibrzina.
U tim situacijama,raditi Wmože se definirati kaosila F × udaljenost d. Priključite to na gornju osnovnu jednadžbu i dobit ćete:
P = \ frac {Fd} {t}
Primijetili ste nešto poznato? Uz linearno kretanje,udaljenostpodjeljeno savrijemeje definicija zabrzina (v), tako da snagu možemo izraziti i kao:
P = F \ frac {d} {t} = Fv
Primjer izračuna: nošenje rublja
OK, to je bila puno apstraktne matematike, ali stavimo to sada na posao da riješimo problem s uzorkom:
Vaši roditelji traže da gore nosite tovar čistog rublja od 10 kilograma. Procijenite ako vam obično treba 30 sekundi da se popnete stepenicama, a stepenice su visoke 3 metra koliko snage će vam trebati da odnesete odjeću od dna stubišta do vrh.
Na temelju upita znali smo to vrijemetbit će 30 sekundi, ali nemamo vrijednost za radW. Međutim, možemo pojednostaviti scenarij radi procjene. Umjesto da brinete o pomicanju rublja gore-naprijed na svakom pojedinom koraku, pretpostavimo da ga jednostavno podižete u ravnoj liniji s početne visine. Sada možemo koristitiStr = F × d / tizraz mehaničke snage, ali svejedno moramo shvatiti uključenu silu.
Da biste nosili rublje, morate mu suprotstaviti silu gravitacije. Budući da je sila gravitacijeF = mgu smjeru prema dolje, istu istu silu morate primijeniti u smjeru prema gore. Imajte na umu dagje ubrzanje zbog gravitacije koje na Zemlji iznosi 9,8 m / s2. Imajući ovo na umu, možemo stvoriti proširenu verziju standardne formule snage:
P = mg \ frac {d} {t}
I možemo uključiti svoje vrijednosti za masu, ubrzanje, udaljenost i vrijeme:
P = (10 \ puta 9,8) \ frac {3} {30} = 9,08 \ text {watts}
Dakle, za nošenje rublja trebat ćete potrošiti oko 9,08 vata.
Završna napomena o složenosti
Naša je rasprava ograničena na prilično jednostavne scenarije i relativno jednostavnu matematiku. U naprednoj fizici, sofisticirani oblici jednadžbe mehaničke snage mogu zahtijevati upotrebu računa i dulje, složenije formule koje uzimaju u obzir više sila, zakrivljeno kretanje i druge komplicirajuće čimbenici.
Ako su vam potrebne detaljnije informacije, Baza podataka HyperPhysics koje je domaćin Državno sveučilište Georgia izvrstan je resurs.