שרירן וכיתה ה 'יכלו לשאת את כל הספרים מהמדף במעלה מדרגות, אך סביר להניח שהם לא יסיימו את המשימה באותה פרק זמן. השרירן כנראה יהיה מהיר יותר כי יש לה גבוה יותרדירוג עוצמהמכיתה ה '.
באופן דומה, מכונית מירוץ עם גבוהכוח סוסיוכל לנסוע רחוק הרבה יותר מהר מאשר, ובכן, סוס.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
כוח הוא מדד לכמה עבודה נעשית במרווח זמן.
הערה מהירה על כוחות סוס: המונח נועד להשוות את התפוקה של מנוע קיטור לזה של סוס, שכן במנוע של 700 כוחות סוס יכול היה לעשות פי 700 את עבודתו של סוס יחיד. זה עוד בתקופה שמנועי הקיטור היו חדשים ואחד הממציאים הבולטים שעבדו לשפר את היעילות שלהם, ג'יימס וואט, טבע את המונח כדרך לשכנע את האדם הממוצע שלהם שִׁוּוּי.
נוסחאות לעוצמה
ישנן שתי דרכים לחישוב הספק, תלוי במידע הקיים. בנוסף, ישנן שתי יחידות כוח שתקפות באותה מידה.
1. כוח מבחינת עבודה וזמן:
P = \ frac {W} {t}
איפה עבודהWנמדד בניוטון-מטר (ננומטר) ובזמןtנמדד בשניות.
2. כוח מבחינת כוח ומהירות:
P = Fv
איפה כוחFנמצא בניוטונים (N), ובמהירותvהוא במטרים / שנייה (m / s).
משוואות אלה אינן מקבילות באופן אקראי. ניתן להפיק את המשוואה השנייה מהראשונה כך:
ציין זאתעֲבוֹדָהזהה לתזוזת כוח פעמים:
W = Fd
החלף זאת למשוואת הכוח הראשונה:
ואז, כי עקירה בכל יחידת זמןהוא מהירות(v = d / t), כתוב את המונחים בסוף כ-vכדי לקבל את משוואת הכוח השנייה.
יחידות כוח
יחידת ה- SI של כוחעמ 'מוצג בדרך כלל כוואט (W), על שם אותו ג'יימס וואט שתכנן מנועים והשווה אותם לסוסים. נורות ומכשירים ביתיים אחרים כוללים בדרך כלל את היחידה הזו על התגים שלהם.
אולם מבט על הנוסחה השנייה לכוח מוביל ליחידה אחרת. מהירות כפול מהירות נותנת מדידה ביחידות הניוטון-מטר לשנייה (Nm / s). ואז, מכיוון שיחידת האנרגיה הג'ול מוגדרת גם כמטר ניוטון אחד (Nm), ניתן לשכתב את החלק הראשון של זה כג'ול במקום, וכתוצאה מכך יחידת הכוח SI השנייה:ג'ול לשנייה (J / s).
טיפים
ניתן למדוד הספק בוואט (W) או בג'אול לשנייה (J / s).
איך להיות חזק
בהתחשב בהגדרת הכוח ובשתי הדרכים למצוא אותו מניבה דרכים מרובותלהגדיל את הכוח של משהו: הגדל את כוחו (השתמש יותרכּוֹחַ) או לבצע את אותה עבודה מהר יותר (ירידהtאו להגדילv). מכונית חזקה חזקהומהיר, וחלש הוא גם לא. הבקלות ובמהירות יותר ניתן לבצע עבודה, החזק יותרהישות שעושה את העבודה.
טיפים
כיצד להגביר את הכוח: לעשות יותר בפרק זמן קצר יותר.
זה גם מרמז שמכונה חזקה מאוד, נניח שרירן מאוד שרירי, עדיין יכולהחסר כוח. אדם שיכול להרים מטען כבד מאוד, אך רק לאט מאוד, הוא פחות חזק ממישהו שיכול להרים אותו מהר.
באופן דומה, מכונה או אדם מהירים מאוד שלא עושים הרבה דברים, מישהו מתנודד במהירות אך לא מגיע לשום מקום, אינו ממש חזק.
דוגמאות לחישובי כוח
1. יוסיין בולט ייצר כוח של כ -25 וואט בספרינט של 100 מ ', אשר לקח 9.58 שניות. כמה עבודה הוא עשה?
כיפוtניתנים, וWאינו ידוע, השתמש במשוואה הראשונה:
P = \ frac {W} {t} \ מרמז על 25 = \ frac {W} {9.58} \ מרמז על W = 239.5 \ טקסט {Nm}
2. באיזה כוח ממוצע הוא לחץ על האדמה בזמן שהוא רץ?
מאזעֲבוֹדָהב- Nm כבר ידוע, כמו גם ה-תְזוּזָהבמטר, חלוקה לפי אורך המירוץ תיתן אתכּוֹחַ(לנסח דרך אחרת,עֲבוֹדָהזהה לתזוזת כוח פעמים:W = F × d):
\ frac {239.5} {100} = 2.395 \ טקסט {N}
3. כמה כוח מייצר אדם של 48 ק"ג שלוקח 6 שניות לרוץ במעלה מדרגות של 3 מטר?
בבעיה זו ניתנים העקירה והזמן, המאפשרים במהירות חישוב מהירות:
v = \ frac {d} {t} = \ frac {3} {6} = 0.5 \ text {m / s}
למשוואת הכוח השנייה יש מהירות, אך היא כוללת גם כוח. אדם שרץ במעלה מדרגות עובד כדי להתמודד עם כוח הכבידה. לכן, ניתן למצוא את הכוח במקרה זה באמצעות המסה והתאוצה שלהם בגלל כוח המשיכה, שכדור הארץ שווה תמיד ל -9.8 מ '/ ש'2.
F_ {grav} = mg = 48 \ times 9.8 = 470.4 \ text {N}
עכשיו כוח ומהירות משתלבים בנוסחה השנייה לכוח:
= Fv = 470.4 \ פעמים 0.5 = 235.2 \ טקסט {J / s}
שימו לב להחלטה להשאיר את היחידות כאן כ- J ולא של וואטס היא שרירותית. תשובה מקובלת באותה מידה היא 235.2 W.
4. כוח סוס אחד ביחידות SI הוא כ 746 וואט, המבוסס על העומס שסוס כשיר יכול היה לשאת במשך דקה אחת. כמה עבודה עשתה הסוס לדוגמא בזמן הזה?
השלב היחיד לפני חיבור ערכי הכוח והזמן למשוואה הראשונה הוא לוודא שהזמן נמצא ביחידות ה- SI הנכונות של שניות על ידי שכתוב של דקה אחת כ- 60 שניות. לאחר מכן:
P = \ frac {W} {t} \ מרמז על 746 = \ frac {W} {60} \ מרמז על W = 44,670 \ טקסט {Nm}
קילוואט וחשמל
שירותים חשמליים רבים גובים מהלקוחות תשלום על בסיס מחירםקילוואט-שעותהשימוש. כדי להבין את המשמעות של יחידת חשמל זו נפוצה, התחל בפירוק היחידות.
הקידומתקִילוֹפירושו 1,000, אז אקילוואט (קילוואט)שווה ל -1,000 וואט. לפיכך, אקילוואט שעה (קוט"ש)הוא כמות הקילוואט המשמשת בשעה אחת של זמן.
כדי לספור קילוואט שעות, הכפל את מספר הקילוואט כפול השעות ששימשו. לפיכך, אם מישהו משתמש בנורת 100 ואט למשך 10 שעות, הוא ישתמש בסך הכל ב -1,000 וואט שעות, או 1 קוט"ש חשמל.
בעיות לדוגמא בשעה קילוואט
1. חברת חשמל גובה 0.12 דולר לקילוואט שעה. נעשה שימוש בוואקום חזק ביותר של 3000 וואט למשך 30 דקות. כמה עולה כמות האנרגיה הזו לבעלי הבית?
3,000 W = 3 קילוואט
30 דקות = 0.5 שעות
3 \ text {kW} \ times 0.5 \ text {h} = 1.5 \ text {kWh} \ text {and} 1.5 \ text {kWh} \ times 0.12 \ text {dollars / kWh} = \ $ 0.18
2. אותה שירות מעניק למשק בית 10 דולר עבור כל 4 קוט"ש חשמל שהוא מחזיר לרשת. השמש מספקת כ -1,000 וואט של כוח למ"ר. אם תא סולארי בן שני מ"ר בבית אוסף אנרגיה למשך 8 שעות, כמה כסף הוא מייצר?
בהתחשב במידע בבעיה, התא הסולארי חייב להיות מסוגל לאסוף 2,000 וואט מהשמש, או 2 קילוואט. בתוך 8 שעות, כלומר 16 קוט"ש.
\ frac {\ $ 10} {4 \ text {kWh}} \ פעמים 16 \ text {kWh} = \ $ 40
