"Spēks" ir viens no daudzajiem ikdienas diskursā brīvi lietotajiem terminiem, kam fizikā ir ļoti specifiska nozīme. Citi ietver spēku, masu, enerģiju, strāvu - to saraksts ir tikai bezgalīgs.
Fizikas valodā jauda ir vienkārši enerģija laika vienībā vai, alternatīvi, darbs laika vienībā, jo darbs un enerģija tiek izteikti vienās un tajās pašās vienībās - parasti džoulus (J), kas ir SI, vai standarta starptautiska mērvienība, bet arī ergus vai, aprēķinos, kur tiek apsvērta siltumenerģija, vai nu kalorijas, vai BTU. Enerģija savukārt ir spēka un attāluma reizinājums. Spēks, kura SI mērvienība ir ņūtons, ir masas un paātrinājuma reizinājums.
Tomēr tas viss ir vienkārši fons. Reizēm jums būs jāizsaka jauda siltuma izteiksmē, laika gaitā sasaistot šīs dažādās vienības, izmantojot vai nu reizināšanu vai dalīšanu. Vati uz BTU ir šādas konversijas piemērs.
Pamata atvasinājumi
Spēks, kā atzīmēts, ir masas un paātrinājuma reizinājums:
F = ma
Šeit SI shēmā spēkam ir ņūtonu vienības, masu izsaka kilogramos un paātrinājumu mēra metros sekundē kvadrātā vai m / s2.
Kad spēks iedarbojas uz objektu un liek tam kustēties, pielietotā spēka un objekta pārvietotā attāluma reizinājums ir enerģija, kas nepieciešama darba veikšanai. SI vienību, džoulu, var izteikt, lai vienkāršotu dažus aprēķinus kā ņūtonmetrs.
Visbeidzot, enerģijas izlaide laika vienībā dod jaudu. Atkal pieturoties pie SI vienībām, džoulus, kas dalīti ar sekundēm, samazina uz citu SI mērvienību - vatu. Tādējādi 1 vats (W) ir viens džouls enerģijas, kas iztērēts vienas sekundes laikā (1 J / s).
Enerģija un spēks ikdienas pasaulē
Sastopot atsauci uz, piemēram, automašīnas zirgspēku, jūs redzat oficiālu deklarāciju par šīs mašīnas motora jaudu. 1 zirgspēks (ZS) ir vienāds ar 745,7 vatiem. Tā kā mehānisko transportlīdzekļu zirgspēks parasti ir simtiem, to var redzēt ikdienā mērķiem vats un, paplašinot džoulu, nav ļoti liels enerģijas vai enerģijas daudzums attiecīgi.
Piemēram, 1 džouls ir aptuveni enerģijas daudzums, kas vajadzīgs, lai paceltu 100 gramu (0,1 kg) priekšmetu kā ābolu, 1 metru uz augšu pret gravitācijas spēku, kas darbojas pretējā virzienā pret veikto darbu.
BTU izeja
BTU, kas ir saīsinājums no Britu termālās vienības, ir definēts kā siltuma (enerģijas) daudzums, kas nepieciešams, lai 1 mārciņa ūdens paaugstinātu temperatūru par 1 grādu pēc Fārenheita. Tas sarežģī lielāko daļu fizikas problēmu, kur masa tiek mērīta kilogramos (vai dažādās desmit kilogramu jaudās), un grādi tiek mērīti pēc Celsija, saukta arī par Celsija. 1 BTU darbojas līdz 1055.056 džouliem vai līdzvērtīgi, 1 BTU = 1055.056 vat sekundēs.
Siltuma izlaide
Reizēm ir lietderīgi aprēķināt siltuma izkliedi no enerģijas patēriņa mājas vai biroja apstākļos. Komunālo pakalpojumu uzņēmumi mēra enerģijas daudzumu, ko objekts izmanto, bieži mēnesī, kilovatstundās vai kWh. Atceroties, ka jauda ir enerģija laika vienībā, izriet, ka enerģija ir jauda, kas reizināta ar laiks. Pakalpojumu sniedzēji izmanto kilovatu reizes stundas, nevis SI mērvienības vatus reizes sekundēs vai džoulus, lai padarītu skaitļus ērtāk lietojamus.
Pats būtiskākais pārrēķins starp mērījumiem, kas saistīti ar vatiem, īpaši kWh, un BTU, ir:
1 kWh = 3412 BTU
Tā kā vatu un BTU vienības ir atšķirīgas, jums jāizlemj laika posms, kurā šos lielumus attiecināt. Lai iegūtu vairāk piemēru, skatiet saistīto RapidTables lapu (sadaļā Resursi).