Tu gali rasti mechaninė galianaudojamas visur šiuolaikiniame pasaulyje. Ar šiandien važiavai automobiliu? Jis naudojo energiją, tiek iš kuro, tiek iš akumuliatoriaus, kad judėtų tarpusavyje sujungtos mechaninių komponentų serijos - ašys, pavaros, diržai ir pan., kol galiausiai ta energija buvo panaudota ratams sukti ir transporto priemonei judėti Persiųsti.
Galiafizikoje yra matasnormakuriame darbasyra atliekamas laikui bėgant. Žodis „mechaninis“ yra tik apibūdinamasis; jis jums sako, kad galia siejama su mašina ir įvairių komponentų, tokių kaip automobilio pavara ar laikrodžio krumpliaračiai, judėjimu.
Mechaninės galios formulėje naudojami tie patys pagrindiniai fizikos dėsniai, kurie naudojami kitoms jėgos formoms.
TL; DR (per ilgai; Neskaitė)
GaliaP yra apibrėžiamas kaip darbasWbaigėsilaikastpagal šią formulę. Pastaba apie vienetus: galia turėtų būti vatais (W), darbas džauliais (J) ir laikas sekundėmis (-ėmis) - visada prieš patikrindami savo vertes, visada patikrinkite dar kartą.
Mechaninė galia vadovaujasi tais pačiais dėsniais, kurie reguliuoja kitas energijos rūšis, pavyzdžiui, cheminę ar šiluminę.
Mechaninė galiayra tiesiog galia, susijusi su judančiais mechaninės sistemos komponentais, pavyzdžiui, pavaromis, ratais ir skriemuliais senovinio laikrodžio viduje.Energija, jėga, darbas ir galia
Norint suprasti mechaninės galios išraišką, naudinga išdėstyti keturis tarpusavyje susijusius terminus:energijos, jėga, darbasirgalia.
- TheenergijosEobjekte yra matas, kiek jis gali nuveikti; kitaip tariant, kiek judesio jis gali sukurti. Jis matuojamas džauliais (J).
- AjėgaFiš esmės yra stumdymasis ar traukimas. Jėgos perduoda energiją tarp objektų. Kaip ir greitis, jėga turi abu dalykusdydisirkryptis. Jis matuojamas niutonais (N).
- Jei jėga judina daiktąta pačia kryptimitai vaidyba, ji atlieka darbas. Pagal apibrėžimą, norint atlikti vieną darbo vienetą, reikia vieno energijos vieneto. Kadangi energija ir darbas apibrėžiami vienas nuo kito, jie abu matuojami džauliais (J).
- Galiayra matas normakuriame atliekamas darbasarbanaudojama energija su laiku. Standartinis galios vienetas yra vatas (W).
Mechaninės galios lygtis
Dėl energijos ir darbo santykio yra du įprasti būdai matematiškai išreikšti jėgą. Pirmasis yra kalbant apiedarbas Wirlaikas t:
P = \ frac {W} {t}
Galia tiesiniu judesiu
Jei susiduriate su tiesiniu judesiu, galite manyti, kad bet kuri jėga veikia objektą pirmyn arba atgal tiesiu keliu, atitinkančiu jėgos veikimą - pagalvokite apie traukinius a takelis. Kadangi kryptinis komponentas iš esmės rūpinasi savimi, jūs taip pat galite išreikšti galią naudodami paprastą formulęjėga, atstumasirgreitis.
Šiose situacijosedarbas Wgalima apibrėžti kaipjėga F × atstumas d. Prijunkite tai prie aukščiau esančios pagrindinės lygties ir gausite:
P = \ frac {Fd} {t}
Pastebėjote ką nors pažįstamo? Tiesiniu judesiuatstumaspadalytąlaikasyra apibrėžimasgreitis (v), taigi mes taip pat galime išreikšti galią:
P = F \ frac {d} {t} = Fv
Skaičiavimo pavyzdys: skalbinių nešiojimas
Gerai, tai buvo daug abstrakčios matematikos, bet pradėkime tai dabar, kad išspręstume pavyzdinę problemą:
Tėvai jūsų prašo nešti 10 kilogramų švarių skalbinių krovinį į viršų. Jei lipant laiptais paprastai užtruksite 30 sekundžių, o laiptai yra 3 metrų aukščio, įvertinkite kiek energijos reikės išleisti drabužiams nešti iš laiptų apačios į viršuje.
Remdamiesi raginimu, tą laiką žinojometbus 30 sekundžių, bet mes neturime vertės darbuiW. Tačiau mes galime supaprastinti scenarijų, kad būtų galima įvertinti. Tarkime, kad nesijaudinsite skalbinių judėjimo aukštyn ir į priekį kiekviename žingsnyje, tarkime, kad jūs tiesiog pakelsite juos tiesiai nuo pradinio aukščio. Dabar mes galime naudotiP = F × d / tmechaninės galios išraiška, bet vis tiek turime išsiaiškinti jėga.
Norėdami nešiotis skalbinius, turite atsverti ant jų esančią sunkio jėgą. Kadangi sunkio jėga yraF = mgžemyn, jūs turite taikyti tą pačią jėgą aukštyn. Prisimink taigyra gravitacijos pagreitis, kuris Žemėje yra 9,8 m / s2. Atsižvelgdami į tai, galime sukurti išplėstinę standartinės galios formulės versiją:
P = mg \ frac {d} {t}
Mes galime prijungti savo masės, pagreičio, atstumo ir laiko vertes:
P = (10 \ kartų 9,8) \ frac {3} {30} = 9,08 \ tekstas {vatai}
Taigi skalbiniams nešioti reikės išleisti apie 9,08 vatus.
Paskutinė pastaba dėl sudėtingumo
Mūsų diskusija apsiribojo gana paprastais scenarijais ir palyginti paprasta matematika. Pažangioje fizikoje sudėtingoms mechaninės galios lygties formoms gali tekti naudoti skaičiavimą ir ilgesnės, sudėtingesnės formulės, kuriose atsižvelgiama į daugybę jėgų, kreivą judėjimą ir kitas sudėtingas faktoriai.
Jei jums reikia išsamesnės informacijos, „HyperPhysics“ duomenų bazė Džordžijos valstijos universiteto priegloba yra puikus šaltinis.