"כוח" הוא אחד המונחים הרבים המשמשים באופן רופף בשיח יומיומי בעל משמעות ספציפית מאוד בפיזיקה. אחרים כוללים כוח, מסה, אנרגיה, זרם - הרשימה היא כמעט אינסופית.
בשפת הפיזיקה, כוח הוא פשוט אנרגיה ליחידת זמן, או לחלופין, עבודה ליחידת זמן, מכיוון שעבודה ואנרגיה באים לידי ביטוי באותן יחידות - בדרך כלל ג'אול (J), שהיא היחידה SI, או יחידה בינלאומית סטנדרטית, אך גם ergs או, בחישובים שבהם החום נשקל, קלוריות או BTU. אנרגיה, מצידה, היא תוצר של כוח ומרחק. כוח, יחידת ה- SI שעבורה הוא הניוטון, הוא תוצר של מסה ותאוצה.
כל זה הוא פשוט רקע. לעיתים תצטרך להביע כוח במונחי חום על ידי קישור היחידות השונות הללו לאורך זמן, באמצעות מכפל או חלוקה. וואט ל- BTU הוא דוגמה להמרה כזו.
נגזרות בסיסיות
כוח, כאמור, הוא תוצר של מסה ותאוצה:
F = אמא
כאן, בתכנית SI, לכוח יש יחידות ניוטון, המסה מתבטאת בקילוגרמים והתאוצה נמדדת במטרים לשנייה בריבוע, או m / s2.
כאשר כוח פועל על עצם וגורם לו לנוע, תוצר הכוח המופעל והמרחק שהאובייקט נע הוא האנרגיה הנדרשת לביצוע העבודה. ניתן לבטא את יחידת ה- SI, הג'ולה כדי לפשט כמה חישובים כמטר ניוטון.
לבסוף, תפוקת האנרגיה ליחידת זמן מניבה כוח. שוב דבק ביחידות SI, ג'אול חלקי שניות מצטמצם ליחידת SI אחרת, הוואט. לפיכך 1 וואט (W) הוא ג'ולה אנרגיה אחד המושקע במהלך שנייה אחת (1 J / s).
אנרגיה ועוצמה בעולם היומיומי
כאשר אתה נתקל בהתייחסות לכוחות הסוס של, למשל, רכב, אתה רואה הצהרה רשמית על כוחו של המנוע של אותה מכונה. 1 כוחות סוס (כ"ס) שווה 745.7 וואט. מכיוון שכוח הסוס של כלי הרכב המנועיים הוא בדרך כלל במאות, אתה יכול לראות זאת ליום יום מטרות, וואט, ובהרחבה ג'אול, אינו כמות גדולה מאוד של כוח או אנרגיה בהתאמה.
כדוגמה, 1 ג'אול הוא בערך כמות האנרגיה הנדרשת לגידול אובייקט של 100 גרם (0.1 ק"ג), כזה כתפוח, מטר אחד מעלה כנגד כוח הכובד הפועל בכיוון ההפוך של העבודה שבוצעה.
פלט BTU
ה- BTU, קיצור של היחידה התרמית הבריטית, מוגדר ככמות החום (האנרגיה) הנדרשת כדי להעלות את הטמפרטורה של קילוגרם אחד של מים ב מעלה אחת פרנהייט. זה מכניס סיבוך לרוב בעיות הפיזיקה, כאשר המסה נמדדת בקילוגרמים (או בכוחות שונים של עשרה קילוגרמים) ומעלות נמדדות בצלזיוס, הנקרא גם צלזיוס. BTU אחד מסתדר ל 1055.056 ג'אול, או שווה ערך, 1 BTU = 1055.056 וואט-שניות.
תפוקת חום
לעיתים, כדאי לחשב פיזור חום מצריכת החשמל בבית או במשרד. חברות שירות מודדות את כמות האנרגיה בה מתקן משתמש, לעיתים קרובות בחודש, בקילוואט-שעה, או קוט"ש. כשזוכרים שכוח הוא אנרגיה ליחידת זמן, מכאן נובע שאנרגיה היא כוח מוכפל ב זְמַן. ספקי השירות משתמשים בקילוואט פעמים שעות ולא ביחידת SI של וואט פעמים שניות, או ג'אול, כדי להפוך את המספרים לנוחים יותר לשימוש.
ההמרה הבסיסית ביותר בין מדידה הכוללת וואט, ספציפית לקוט"ש, לבין BTU היא:
1 קוט"ש = 3,412 BTU
מכיוון שיחידות הוואט וה- BTU שונות, עליכם להחליט על מסגרת הזמן להתייחס לכמויות אלה. לקבלת דוגמאות נוספות, עיין בדף RapidTables המקושר (תחת משאבים).