Cara Menghitung Daya Mekanik

Kamu dapat menemukan tenaga mekanikdigunakan di mana-mana di dunia modern. Apakah Anda naik mobil hari ini? Itu menggunakan energi, baik dari bahan bakar atau baterai, untuk menggerakkan serangkaian komponen mekanis yang saling berhubungan – as, roda gigi, ikat pinggang, dan sebagainya – hingga, akhirnya, energi itu digunakan untuk memutar roda dan menggerakkan kendaraan meneruskan.

​Kekuasaandalam fisika adalah ukuranmenilaidi mana kerjasedang dilakukan dari waktu ke waktu. Kata "mekanis" hanyalah deskriptif; ini memberi tahu Anda bahwa daya dikaitkan dengan mesin dan pergerakan berbagai komponen seperti drivetrain mobil atau roda penggerak jam.

Rumus daya mekanik menggunakan hukum dasar fisika yang sama dengan yang digunakan untuk bentuk daya lainnya.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

​KekuasaanP ​didefinisikan sebagai kerjaW​lebihwaktuuntuk​menurut rumus berikut. Catatan tentang satuan: daya harus dalam watt (W), bekerja dalam joule (J) dan waktu dalam detik (s) – selalu periksa ulang sebelum memasukkan nilai Anda.

Tenaga mekanik mengikuti hukum yang sama yang mengatur jenis tenaga lain seperti kimia atau termal. Tenaga mekanikhanyalah daya yang terkait dengan komponen bergerak dari sistem mekanis, misalnya roda gigi, roda, dan katrol di dalam jam antik.

Untuk memahami ekspresi tenaga mekanik, akan sangat membantu untuk menjabarkan empat istilah yang saling terkait:energi​, ​memaksa​, ​kerjadankekuasaan​.

• ItuenergiE​sebuah objek berisi adalah ukuran seberapa banyak pekerjaan yang dapat dilakukan; dengan kata lain, seberapa besar potensi gerak yang dihasilkannya. Ini diukur dalam joule (J).
• SEBUAHmemaksaF​pada dasarnya adalah dorongan atau tarikan. Gaya mentransfer energi antar benda. Seperti kecepatan, gaya memiliki keduanyabesarnyadanarah. Ini diukur dalam Newton (N).
• Jika suatu gaya menggerakkan suatu bendake arah yang samaitu akting, itu kinerja kerja. Menurut definisi, satu unit energi diperlukan untuk melakukan satu unit kerja. Karena energi dan usaha didefinisikan satu sama lain, keduanya diukur dalam joule (J).
• ​Kekuasaanadalah ukuran dari menilaidi mana pekerjaan dilakukanatauenergi digunakan  lembur. Satuan standar daya adalah watt (W).

Karena hubungan antara energi dan usaha, ada dua cara umum untuk menyatakan daya secara matematis. Yang pertama adalah dalam halkerja​ ​Wdanwaktu​ ​untuk​:

Jika Anda berurusan dengan gerakan linier, Anda dapat mengasumsikan bahwa gaya apa pun yang diterapkan dapat menggerakkan objek maju atau mundur sepanjang jalan lurus sejalan dengan aksi gaya – pikirkan kereta api di a jalur. Karena komponen arah pada dasarnya mengurus dirinya sendiri, Anda juga dapat mengekspresikan kekuatan dalam bentuk rumus sederhana menggunakanmemaksa​, ​jarak, dankecepatan​.

Dalam situasi-situasi ini,kerja​ ​Wdapat didefinisikan sebagaimemaksa​ ​F​ × ​jarak​ ​d. Masukkan itu ke persamaan dasar di atas dan Anda mendapatkan:

Perhatikan sesuatu yang familiar? Dengan gerak linier,jarakdibagi denganwaktuadalah definisi untukkecepatan​ (​v), sehingga kita juga dapat menyatakan kekuatan sebagai:

Contoh Perhitungan: Membawa Binatu

Oke, itu banyak matematika abstrak, tapi mari kita mulai sekarang untuk memecahkan contoh masalah:

​Orang tuamu memintamu untuk membawa cucian bersih seberat 10 kilogram ke atas. Jika biasanya Anda membutuhkan waktu 30 detik untuk menaiki tangga, dan tangga setinggi 3 meter, perkirakan berapa banyak daya yang perlu Anda keluarkan untuk membawa pakaian dari bagian bawah tangga ke? puncak.​

Berdasarkan prompt, kami tahu waktu ituuntukakan menjadi 30 detik, tetapi kami tidak memiliki nilai untuk pekerjaanW. Namun, kita dapat menyederhanakan skenario demi estimasi. Daripada khawatir tentang memindahkan cucian ke atas dan ke depan pada setiap langkah individu, mari kita asumsikan Anda hanya menaikkannya dalam garis lurus dari ketinggian awalnya. Sekarang kita bisa menggunakanP​ = ​F​ × ​d​ / ​untukekspresi kekuatan mekanik, tapi kita masih perlu mencari tahu gaya yang terlibat.

Untuk membawa cucian, Anda harus melawan gaya gravitasi di atasnya. Karena gaya gravitasi adalahF = mgke arah bawah, Anda harus menerapkan gaya yang sama ini ke arah atas. Perhatikan bahwagadalah percepatan gravitasi yang di bumi adalah 9,8 m/s². Dengan mengingat hal ini, kita dapat membuat versi formula kekuatan standar yang diperluas:

Dan kita dapat memasukkan nilai-nilai kita untuk massa, percepatan, jarak dan waktu:

Jadi Anda harus mengeluarkan sekitar 9,08 watt untuk membawa cucian.

Diskusi kami terbatas pada skenario yang cukup sederhana dan matematika yang relatif sederhana. Dalam fisika tingkat lanjut, bentuk canggih dari persamaan daya mekanik mungkin memerlukan penggunaan kalkulus dan formula yang lebih panjang dan lebih rumit yang memperhitungkan banyak gaya, gerakan melengkung, dan rumit lainnya faktor.

Jika Anda membutuhkan informasi lebih mendalam, Basis data HyperPhysics diselenggarakan oleh Georgia State University adalah sumber yang bagus.