Физики используют повседневные слова, казалось бы, странным и очень специфическим образом. Для физика работа (W) не то, чем вы занимаетесь с девяти до пяти по будням. Это продукт силы (F), примененный к объекту, умноженный на расстояние (d) объект перемещается под действием этой силы.
W = Fd
Если объект не двигается, работа не выполняется. Попробуйте объяснить это мужчине, который пытается вытолкнуть вашу машину из канавы, но ему не удается заставить машину двинуться с места.
Физики также используют слово мощность (п) определенным образом. Для них сила - это не то, что вы получаете, плотно позавтракав. Пришло время (т) требуется выполнить определенный объем работы. Уравнение мощности:
P = \ frac {W} {t}
Другими словами, мощность - это скорость выполнения работы. Это также скорость передачи тепла и электроэнергии. При изучении электричества формула мощности такова:
P = VI
гдеVнапряжение в цепи ияэто ток, протекающий через эту цепь.
Знание того, что слово «мощность» означает для физиков, поможет вам понять единицы мощности. В системе СИ (метрическая) единицами измерения являются ватты. При измерении в имперской системе единицы измерения - фут-фунты в секунду или лошадиные силы. Одна лошадиная сила равна 550 фут-фунтам в секунду.
Ватты - это единицы мощности в системе СИ
Система SI (Système Internationale), также известная как метрическая система, имеет всего семь базовых единиц. Все остальные единицы являются производными от них. В системе СИ длина измеряется в метрах, масса - в килограммах, а время - в секундах. Сила равна массе, умноженной на ускорение (из второго закона Ньютона), поэтому единицы измерения - кг-м / с.2. Это означает, что единицы работы - кг-м.2/ с2. Вместо того, чтобы использовать эти единицы в каждом вычислении, что было бы громоздко, ученые определяют джоуль (Дж) (названный в честь физика Джеймса Прескотта Джоуля) как 1 кг-м.2/ с2. Джоуль также является единицей энергии в системе СИ, хотя при измерении в сантиметрах и граммах принято использовать эрги.
1 \ text {джоуль} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2 \\\ text {} \\ 1 \ text {erg} = 1 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2
Мощность определяется как работа, разделенная на время, поэтому ее единицы - джоули в секунду. У ученых есть и другое название для этого агрегата. Это ватт, названный в честь Джеймса Ватта, шотландского изобретателя, который помог разработать паровой двигатель, приведший в действие промышленную революцию. В системе СИ ватт определяется как:
1 \ text {watt} = 1 \ text {J / s} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Если вы измеряете в сантиметрах и граммах, используйте это преобразование:
1 \ text {watt} = 10 ^ 7 \ text {ergs / s} = 10 ^ 7 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Что такое лошадиные силы?
Если вам нравятся автомобили, вы знаете, что номинальная мощность автомобильных двигателей всегда указывается в лошадиных силах. Это означает, что лошадиные силы - это тоже единица мощности, но откуда она взялась и почему до сих пор используется?
Оказывается, никто иной, как Джеймс Ватт не несет ответственности за эту единицу власти. Чтобы продать свои паровые машины, он должен был оценить объем работы, которую они могли выполнить за определенное время. Он создал единицу, основанную на том, сколько работы может сделать одна пони в яме. В то время было хорошо известно, что одна пони могла поднять 220 фунтов угля вверх по 100-футовой шахте за одну минуту. Это равняется 22 000 фут-фунт / мин. Затем он ошибочно предположил, что обычная лошадь может выполнять на 50% больше работы, и произвольно определил мощность как 33000 фут-фунт / мин, что равно 550 фут-фунт / с. В единицах СИ это 745,7 Вт.
В качестве единицы мощности лошадиные силы обычно резервируются для двигателей и - иногда - охлаждающей способности кондиционера. Почему мы до сих пор его используем? Вероятно, по той же причине, по которой люди в некоторых странах, включая США, до сих пор используют имперскую систему измерения: привычка.