Snaga (fizika): definicija, formula, jedinice, kako pronaći (s primjerima)

Bodybuilder i učenik petog razreda mogli bi odnijeti sve knjige s police uz stepenice, ali vjerojatno neće završiti zadatak u isto vrijeme. Bodybuilder će vjerojatno biti brži jer ima višinazivna snaganego učenik petog razreda.

Slično tome, trkaći automobil s visokimkonjske snagemoći će putovati daleko brže od, pa, konja.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Snaga je mjera koliko se posla obavlja u vremenskom intervalu.

Kratka napomena o konjskim snagama: Izraz je namijenjen uspoređivanju snage parnog stroja i snage konja, jer bi u motoru od 700 konjskih snaga mogao raditi oko 700 puta više od rada jednog konja. To datira iz vremena kada su parni strojevi bili novi i jedan od najistaknutijih izumitelja koji rade na tome poboljšati svoju učinkovitost, James Watt, skovao je taj izraz kao način da uvjeri prosječnu osobu u svoje vrijedan.

Postoje dva načina za izračunavanje snage, ovisno o tome koje su informacije dostupne. Uz to, postoje dvije jedinice snage koje jednako vrijede.

1. Snaga u smislu rada i vremena:

Gdje posaoWmjeri se u newton-metrima (Nm) i vremenutmjeri se u sekundama.

2. Snaga u smislu sile i brzine:

Gdje silaFje u Newtonima (N) i brzinavje u metrima / sekundi (m / s).

Te jednadžbe nisu slučajno ekvivalentne. Druga se jednadžba može izvesti iz prve ovako:

Imajte na umu daraditije isto što isila puta pomak:​

Zamijeni ovo u prvu jednadžbu snage:

Zatim, jer pomak u bilo kojoj jedinici vremenaje brzina(v = d / t), prepišite termine na kraju kaovda se dobije druga jednadžba snage.

SI jedinica snagestrobično se prikazuje kaoW (W), nazvan po istom Jamesu Watt-u koji je dizajnirao motore i uspoređivao ih s konjima. Žarulje i ostali kućanski uređaji obično uključuju ovu jedinicu na svojim pločicama.

Međutim, gledanje druge formule snage dovodi do druge jedinice. Brzina puta sile daje mjerenje u jedinicama njutn-metara u sekundi (Nm / s). Zatim, budući da je jedinica energije Joule također definirana kao jedan Newton-meter (Nm), prvi dio toga može se umjesto toga prepisati kao Joule, što rezultira drugom SI jedinicom snage:Joules u sekundi (J / s).​

• Snaga se može mjeriti u vatima (W) ili džulima u sekundi (J / s).

Uzimajući u obzir definiciju moći i dva načina kako je pronaći, dobiva se više načina zapovećati nečiju moć: povećati njegovu čvrstoću (koristiti višesila) ili brže obavite isti posao (smanjitetili povećativ). Moćan automobil je jakibrzo, a slabo nije ni jedno ni drugo. Thelakše i brže se može raditi,snažnijesubjekt koji radi posao.

• Kako povećati snagu: Obavite više posla u kraćem vremenskom razdoblju.

To također implicira da bi vrlo jak stroj, recimo vrlo mišićav bodybuilder, mogao i daljenedostatak snage. Osoba koja može podići vrlo težak teret, ali vrlo sporo, manje je moćna od nekoga tko ga može brzo podići.

Slično tome, vrlo brzi stroj ili osoba koja ne uspije puno učiniti, netko se brzo maše na mjestu, ali nigdje ne dolazi, zapravo nije moćan.

1. Usain Bolt generirao je oko 25 W snage u svom sprintu na 100 m, koji je trajao 9,58 sekundi. Koliko je posla obavio?

JerStritdana su iWje nepoznata, upotrijebite prvu jednadžbu:

2. S kojom je prosječnom silom gurao o zemlju dok je trčao?

Odraditiu Nm je već poznato, kao iistiskivanjeu metrima, dijeljenjem s duljinom utrke dat će sesila(drugačije rečeno,raditije isto što isila puta pomak:Š = F × d):

3. Koliko snage generira osoba od 48 kilograma kojoj je potrebno 6 sekundi da se utrka na 3 metra niz stepenice?

U ovom su problemu dati pomak i vrijeme, što brzo omogućuje izračunavanje brzine:

Druga jednadžba snage ima brzinu, ali uključuje i silu. Osoba koja trči uz stepenice radi na suprotstavljanju sili gravitacije. Dakle, sila se u ovom slučaju može pronaći pomoću njihove mase i ubrzanja uslijed gravitacije, koja je na Zemlji uvijek jednaka 9,8 m / s².

Sada se sila i brzina uklapaju u drugu formulu snage:

Imajte na umu da je odluka da se jedinice ovdje ostave kao J / s, a ne kao Watts, proizvoljna. Jednako prihvatljiv odgovor je 235,2 W.

4. Jedna konjska snaga u SI jedinicama iznosi oko 746 vata, što se temelji na opterećenju koji je fit konj mogao nositi jednu minutu. Koliko je u ovom vremenu obavio primjer konja?

Jedini korak prije uključivanja vrijednosti snage i vremena u prvu jednadžbu jest osigurati da vrijeme bude u odgovarajućim SI jedinicama sekundi prepisivanjem jedne minute u 60 sekundi. Zatim:

Mnoge komunalne usluge naplaćuju kupcima naknadu na temelju njihove cijenekilovat-satikorištenja. Da biste razumjeli značenje ove uobičajene jedinice električne snage, počnite s razgradnjom jedinica.

Prefikskiloznači 1.000, dakle akilovat (kW)jednak je 1.000 vata. Dakle, akilovat-sat (kWh)je količina kilovata koja se koristi u jednom satu vremena.

Za brojanje kilovat-sati pomnožite broj kilovata puta korištenih sati. Dakle, ako netko koristi žarulju od 100 W 10 sati, potrošit će ukupno 1.000 Watt-sati ili 1 kWh električne energije.

1. Električna kompanija naplaćuje 0,12 dolara po kilovat-satu. Vrlo snažan vakuum od 3000 W koristi se 30 minuta. Koliko ova količina energije košta vlasnike kuća?

3.000 W = 3 kW

30 minuta = 0,5 sata

2. Ista komunalna služba kućanstvu odobrava 10 dolara za svaka 4 kWh električne energije koju vrati u mrežu. Sunce daje oko 1.000 W snage po kvadratnom metru. Ako solarna ćelija od dva kvadrata u kući sakuplja energiju 8 sati, koliko novca generira?

S obzirom na informacije u problemu, solarna ćelija mora biti sposobna prikupiti 2000 W od Sunca ili 2 kW. Za 8 sati to je 16 kWh.