Tu vari atrast mehāniskā jaudalieto visur mūsdienu pasaulē. Vai jūs šodien braucāt ar automašīnu? Tas izmantoja enerģiju no degvielas vai akumulatora, lai pārvietotu savstarpēji savienotas mehānisko komponentu sērijas - asis, zobrati, siksnas un tā tālāk - līdz beidzot šī enerģija tika izmantota riteņu griešanai un transportlīdzekļa pārvietošanai uz priekšu.
Jaudafizikā irlikmikurā darbstiek veikta laika gaitā. Vārds “mehāniskais” ir tikai aprakstošs; tas jums saka, ka jauda ir saistīta ar mašīnu un dažādu sastāvdaļu, piemēram, automašīnas piedziņas vai pulksteņa zobratu, kustību.
Mehāniskās jaudas formulā tiek izmantoti tie paši fizikas pamatlikumi, kas tiek izmantoti citiem spēka veidiem.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
JaudaP ir definēts kā darbsWbeidzieslaikstpēc šādas formulas. Piezīme par vienībām: jaudai jābūt vatos (W), darbībai džoulos (J) un laikam sekundēs (s) - vienmēr vienmēr pārbaudiet vēlreiz, pirms pievienojat vērtības.
Mehāniskā jauda notiek saskaņā ar tiem pašiem likumiem, kas regulē citus enerģijas veidus, piemēram, ķīmisko vai termisko.
Mehāniskā jaudair vienkārši jauda, kas saistīta ar mehāniskās sistēmas kustīgajām sastāvdaļām, piemēram, zobratus, riteņus un skriemeļus antīkā pulksteņa iekšpusē.Enerģija, spēks, darbs un spēks
Lai saprastu mehāniskās jaudas izteicienu, ir lietderīgi izklāstīt četrus savstarpēji saistītus terminus:enerģija, spēks, darbsunjauda.
- TheenerģijaEobjekts satur ir pasākums, cik lielu darbu tas var paveikt; citiem vārdiem sakot, cik lielu kustību tas var radīt. To mēra džoulos (J).
- AspēksFbūtībā ir grūdiens vai vilkšana. Spēki nodod enerģiju starp objektiem. Tāpat kā ātrumam, spēkam ir abilielumsunvirzienu. To mēra Ņūtonos (N).
- Ja spēks pārvieto objektutajā pašā virzienātā darbojas, tā izpilda darbs. Pēc definīcijas, lai veiktu vienu darba vienību, nepieciešama viena enerģijas vienība. Tā kā enerģija un darbs ir definēti viens no otra, tos abus mēra džoulos (J).
- Jaudair pasākums likmikurā tiek veikts darbsvaitiek izmantota enerģija laika gaitā. Standarta jaudas vienība ir vats (W).
Mehāniskās jaudas vienādojums
Sakarā ar enerģijas un darba attiecībām ir divi izplatīti veidi, kā matemātiski izteikt spēku. Pirmais ir attiecībā uzdarbs Wunlaiks t:
P = \ frac {W} {t}
Jauda lineārajā kustībā
Ja jums ir darīšana ar lineāru kustību, varat pieņemt, ka jebkurš pielietotais spēks objektu pārvieto vai nu uz priekšu vai atpakaļ pa taisnu ceļu saskaņā ar spēka darbību - domājiet par vilcieniem a trase. Tā kā virziena komponents pamatā rūpējas par sevi, jūs varat arī izteikt spēku vienkāršas formulas veidā, izmantojotspēks, attālums, unātrums.
Šajās situācijāsdarbs Wvar definēt kāspēks F × attālums d. Pievienojiet to iepriekšējam pamata vienādojumam, un jūs saņemsiet:
P = \ frac {Fd} {t}
Vai pamanāt kaut ko pazīstamu? Ar lineāru kustībuattālumsdalīts arlaiksir definīcijaātrums (v), tāpēc varu izteikt arī kā:
P = F \ frac {d} {t} = Fv
Aprēķina piemērs: Veļas nēsāšana
Labi, tas bija daudz abstraktas matemātikas, bet pieņemsim to strādāt tagad, lai atrisinātu problēmas paraugu:
Vecāki lūdz jūs augšā nest 10 kilogramu smagu tīras veļas kravu. Ja kāpšana pa kāpnēm parasti prasa 30 sekundes, un kāpnes ir 3 metrus augstas, aprēķiniet cik daudz enerģijas jums būs jāiztērē, lai apģērbu vestu no kāpņu apakšas uz tops.
Pamatojoties uz uzvedni, mēs to laiku zinājāmtbūs 30 sekundes, bet mums nav darba vērtībasW. Tomēr novērtēšanas labad mēs varam vienkāršot scenāriju. Tā vietā, lai uztrauktos par veļas pārvietošanu uz augšu un uz priekšu katrā atsevišķā solī, pieņemsim, ka jūs vienkārši pacelat to taisnā līnijā no sākuma augstuma. Tagad mēs varam izmantotP = F × d / tmehāniskās jaudas izpausme, taču mums joprojām ir jāizdomā iesaistītais spēks.
Lai nēsātu veļu, jums jāiet pretī gravitācijas spēkam. Tā kā gravitācijas spēks irF = mgvirzienā uz leju, jums jāpieliek šis pats spēks augšup. Pieraksti togir gravitācijas paātrinājums, kas uz Zemes ir 9,8 m / s2. Paturot to prātā, mēs varam izveidot paplašinātu standarta jaudas formulas versiju:
P = mg \ frac {d} {t}
Un mēs varam pieslēgt savas masas, paātrinājuma, attāluma un laika vērtības:
P = (10 \ reizes 9,8) \ frac {3} {30} = 9,08 \ teksts {vati}
Tāpēc veļas pārvadāšanai jums būs jāiztērē apmēram 9,08 vati.
Pēdējā piezīme par sarežģītību
Mūsu diskusija aprobežojās ar diezgan vienkāršiem scenārijiem un salīdzinoši vienkāršu matemātiku. Uzlabotajā fizikā mehāniskās jaudas vienādojuma sarežģītās formās var būt nepieciešams izmantot aprēķinu un garākas, sarežģītākas formulas, kurās ņemti vērā vairāki spēki, izliekta kustība un citi sarežģījumi faktori.
Ja jums nepieciešama sīkāka informācija, HyperPhysics datu bāze Džordžijas Valsts universitātes rīkotais resurss ir lielisks resurss.