パワー（物理学）：定義、式、単位、検索方法（例付き）

ボディービルダーと5年生はどちらも、すべての本を棚から階段を上って運ぶことができますが、同じ時間内にタスクを完了することはほとんどありません。 彼女はより高いのでボディービルダーはおそらくより速くなります電力定格5年生より。

同様に、高いレースカー馬力まあ、馬よりもはるかに速く移動することができます。

TL; DR（長すぎる; 読んでいない）

電力は、時間間隔で実行される作業量の尺度です。

馬力に関する簡単なメモ：この用語は、蒸気エンジンの出力を馬の出力と比較することを意味します。700馬力のエンジンでは、1頭の馬の約700倍の作業が可能です。 これは、蒸気機関が新しく、最も著名な発明家の1人が 彼らの効率を改善する、ジェームズ・ワットは、彼らの平均的な人を説得する方法としてこの用語を作り出しました 価値。

利用可能な情報に応じて、電力を計算する方法は2つあります。 さらに、等しく有効な2つの電力単位があります。

1. 仕事と時間の面での力：

どこで働くかWニュートンメートル（Nm）、および時間で測定されますt秒単位で測定されます。

2. 力と速度の観点からの力：

どこで力Fニュートン（N）であり、速度vメートル/秒（m / s）単位です。

これらの方程式はランダムに同等ではありません。 2番目の方程式は、次のように最初の方程式から導出できます。

ご了承ください作業と同じです力と変位の積：​

これを最初のべき乗方程式に代入します。

次に、任意の単位時間での変位のため速度です（v = d / t）、最後の用語を次のように書き直しますv2番目のべき乗方程式を取得します。

電力のSI単位p通常、ワット（W）、エンジンを設計して馬と比較したのと同じジェームズワットにちなんで名付けられました。 電球やその他の家電製品は通常、タグにこのユニットが含まれています。

ただし、電力の2番目の式を見ると、別のユニットにつながります。 力と速度の積は、ニュートンメートル/秒（Nm / s）の単位で測定されます。 次に、エネルギーの単位ジュールも1ニュートンメートル（Nm）として定義されるため、その最初の部分を代わりにジュールとして書き換えることができ、2番目のSI単位の電力になります。1秒あたりのジュール（J / s）。​

• 電力は、ワット（W）またはジュール/秒（J / s）で測定できます。

力の定義とそれを見つける2つの方法を考慮すると、次のような複数の方法が得られます。何かの力を高める：強度を上げる（もっと使う力）または同じ作業をより速く実行する（減少させる）tまたは増加するv). 強力な車は強いそして速く、弱いものもそうではありません。 ザ・より簡単かつ迅速に作業を行うことができます、更に力強い仕事をしている実体。

• パワーを上げる方法：より短い期間でより多くのことを成し遂げましょう。

これはまた、非常に強力なマシン、たとえば非常に筋肉質のボディービルダーがまだ可能性があることを意味します力が足りない. 非常に重い荷物を持ち上げることができるが、非常にゆっくりしかない人は、速く持ち上げることができる人よりも力が弱い。

同様に、非常に高速なマシンや、あまり機能しない人、誰かが急いで所定の位置に飛び散るがどこにも行かない人は、実際には強力ではありません。

1. ウサイン・ボルトは、記録的な100 mのスプリントで、約25 Wの電力を生成しました。これには、9.58秒かかりました。 彼はどのくらいの仕事をしましたか？

なぜならPそしてt与えられ、そしてW不明な場合は、最初の式を使用してください。

2. 彼が走ったとき、彼はどのような平均的な力で地面を押していましたか？

以来作業Nmで、と同様に、すでに知られています変位メートル単位で、レースの長さで割ると、力（言い換えれば、作業と同じです力と変位の積：W = F×d）：

3. 3メートルの階段を駆け上がるのに6秒かかる48kgの人は、どのくらいの電力を生成しますか？

この問題では、変位と時間が与えられ、速度の計算がすばやく可能になります。

2番目の電力方程式には速度がありますが、力も含まれています。 階段を駆け上がる人が重力に対抗するために働いています。 したがって、この場合の力は、重力による質量と加速度を使用して求めることができます。これは、地球上では常に9.8 m / sに等しくなります。².

これで、力と速度が力の2番目の式に適合します。

ワットではなくJ / sとしてここに単位を残すという決定は、任意であることに注意してください。 同様に受け入れられる答えは235.2Wです。

4. SI単位系の1馬力は、約746ワットです。これは、フィットした馬が1分間運ぶことができた負荷に基づいています。 今回の例の馬はどのくらいの仕事をしましたか？

電力と時間の値を最初の式に代入する前の唯一のステップは、1分を60秒に書き換えて、時間が適切なSI単位の秒であることを確認することです。 次に：

多くの電力会社は、顧客に基づいて料金を請求しますキロワット時使用法の。 この一般的な電力の単位の意味を理解するには、まず単位を分解します。

プレフィックスキロ1,000を意味するので、キロワット（kW）1,000ワットに相当します。 したがって、キロワット時（kWh）1時間に使用されるキロワット量です。

キロワット時を数えるには、キロワット時の数に使用時間を掛けます。 したがって、誰かが100ワットの電球を10時間使用した場合、合計で1,000ワット時、つまり1kWhの電力を使用したことになります。

1. 電気事業者はキロワット時あたり0.12ドルを請求します。 非常に強力な3,000Wの真空が30分間使用されます。 この量のエネルギーは住宅所有者にいくらかかりますか？

3,000 W = 3 kW

30分= 0.5時間

2. 同じユーティリティが、グリッドに戻る4kWhの電力ごとに10ドルを世帯にクレジットします。 太陽は1平方メートルあたり約1,000Wの電力を供給します。 家の2平方メートルの太陽電池が8時間エネルギーを集めるとしたら、どれくらいのお金が発生しますか？

問題の情報を考えると、太陽電池は太陽から2,000 W、つまり2kWを収集できなければなりません。 8時間で、それは16kWhです。