Fizicienii folosesc cuvintele cotidiene în moduri aparent ciudate și foarte specifice. Pentru un fizician, lucrați (W) nu este ceea ce faci de la nouă la cinci în timpul săptămânii. Este produsul forței (F) aplicat unui obiect multiplicat cu distanța (d) obiectul se mișcă ca urmare a acelei forțe.
W = Fd
Dacă obiectul nu se mișcă, nu s-a făcut nicio lucrare. Încercați să explicați acest lucru bărbatului care încearcă să vă împingă mașina dintr-un șanț și să nu aibă noroc să facă mașina să se miște.
Fizicienii folosesc și cuvântul putere (P) într-un mod specific. Pentru ei, puterea nu este ceea ce primești mâncând un mic dejun consistent. Este timpul (t) este nevoie pentru a face o anumită cantitate de muncă. Ecuația de putere este:
P = \ frac {W} {t}
Cu alte cuvinte, puterea este rata de a face munca. Este, de asemenea, rata de transfer de căldură și energie electrică. În studiul electricității, formula puterii este:
P = VI
UndeVeste tensiunea într-un circuit șiEueste curentul care curge prin acel circuit.
Știind ce înseamnă cuvântul „putere” pentru fizicieni te ajută să înțelegi unitățile de putere. În sistemul SI (metric), unitățile sunt wați. Când măsurați în sistemul imperial, unitățile sunt fie picior-lire / secundă, fie cai putere. O putere este egală cu 550 de lire sterline / secundă.
Wații sunt unitățile de putere din sistemul SI
Sistemul SI (Système Internationale) - cunoscut și sub numele de sistem metric - are doar șapte unități de bază. Toate celelalte unități sunt derivate din acestea. În sistemul SI, lungimea se măsoară în metri, masa în kilograme și timpul în secunde. Forța este egală cu accelerarea masei ori (din a doua lege a lui Newton), deci unitățile sunt kg-m / s2. Asta înseamnă că unitățile de lucru sunt kg-m2/ s2. În loc să folosească aceste unități în fiecare calcul, ceea ce ar fi greoi, oamenii de știință definesc un joule (J) (numit după fizicianul James Prescott Joule) ca 1 kg-m2/ s2. Joule este, de asemenea, unitatea de energie din sistemul SI, deși este obișnuit să folosiți erg-uri atunci când măsurați în centimetri și grame.
1 \ text {joule} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2 \\\ text {} \\ 1 \ text {erg} = 1 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2
Puterea este definită ca o muncă împărțită la timp, deci unitățile sale sunt jouli / secundă. Oamenii de știință au și un alt nume pentru această unitate. Este wattul, numit după James Watt, inventatorul scoțian care a contribuit la dezvoltarea motorului cu aburi care a alimentat Revoluția Industrială. În sistemul SI, wattul este definit ca:
1 \ text {watt} = 1 \ text {J / s} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Dacă măsurați în centimetri și grame, utilizați această conversie:
1 \ text {watt} = 10 ^ 7 \ text {ergs / s} = 10 ^ 7 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Ce este o putere?
Dacă vă plac mașinile, știți că puterile motoarelor auto sunt întotdeauna date în cai putere. Asta înseamnă că puterea este, de asemenea, o unitate de putere, dar de unde a venit și de ce este încă în uz?
Se pare că nimeni altul decât James Watt este omul responsabil pentru această unitate de putere. Pentru a-și vinde motoarele cu aburi, a trebuit să cuantifice cantitatea de muncă pe care o puteau face într-un anumit timp. El a creat o unitate bazată pe cât de mult ar putea face un ponei cu o singură groapă. Se știa la acea vreme că un singur ponei putea ridica 220 de kilograme de cărbune pe un puț de mină de 100 de picioare într-un minut. Asta se traduce prin 22.000 ft-lb / min. Apoi a presupus în mod incorect că un cal obișnuit ar putea face cu 50% mai multă muncă și a definit în mod arbitrar puterea ca 33.000 ft-lb / min, care este același cu 550 ft-lb / s. În unitățile SI, aceasta este de 745,7 wați.
Ca unitate de putere, puterea este de obicei rezervată pentru motoare și - uneori - pentru capacitatea de răcire a aparatului de aer condiționat. De ce îl mai folosim? Probabil din același motiv pentru care oamenii din unele țări, inclusiv din Statele Unite, încă folosesc sistemul imperial de măsurare: obișnuința.