„Sila“ je jedným z mnohých pojmov voľne používaných v každodennom diskurze, ktorý má vo fyzike veľmi špecifický význam. Ostatné zahŕňajú silu, hmotnosť, energiu, prúd - zoznam je takmer nekonečný.
Vo fyzikálnom jazyku je sila jednoducho energia za jednotku času, alebo alternatívne práca za jednotku času, pretože práca a energia sú vyjadrené v rovnakých jednotkách - zvyčajne jouly (J), čo je SI alebo štandardná medzinárodná jednotka, ale tiež ergs alebo pri výpočtoch, kde sa uvažuje o teple, buď kalórie, alebo BTU. Energia je zase produktom sily a vzdialenosti. Sila, jednotka SI, pre ktorú je newton, je produktom hmotnosti a zrýchlenia.
Toto všetko je však iba pozadie. Občas budete musieť vyjadriť moc v podobe tepla spojením týchto rôznych jednotiek v čase pomocou násobenia alebo delenia. Watts to BTU je príkladom takejto premeny.
Základné derivácie
Sila, ako je uvedené, je súčinom hmotnosti a zrýchlenia:
F = ma
Tu v schéme SI má sila jednotky newtonov, hmotnosť je vyjadrená v kilogramoch a zrýchlenie sa meria v metroch za sekundu na druhú alebo m / s2.
Keď sila pôsobí na objekt a spôsobí jeho pohyb, výsledkom súčasti použitej sily a vzdialenosti, ktorou sa objekt pohybuje, je energia potrebná na vykonanie úlohy. Jednotku SI, joule, možno vyjadriť na zjednodušenie niektorých výpočtov ako newtonmetr.
Nakoniec, energetický výstup za jednotku času poskytuje energiu. Opäť pri dodržaní jednotiek SI sa jouly delené sekundami redukujú na inú jednotku SI, watt. 1 W (W) je teda jedna joula energie vynaloženej v priebehu jednej sekundy (1 J / s).
Energia a sila v každodennom svete
Keď narazíte na odkaz na výkon povedzme automobilu, uvidíte formálne vyhlásenie o sile motora tohto stroja. 1 konský výkon (hp) sa rovná 745,7 wattu. Pretože výkon motorových vozidiel je zvyčajne stovky, môžete to vidieť každý deň účely, watt, a teda joule, nie je veľmi veľké množstvo energie alebo energie resp.
Napríklad 1 joule je približne množstvo energie potrebnej na zdvihnutie 100-gramového (0,1 kg) objektu, napríklad ako jablko, 1 meter nahor proti gravitačnej sile pôsobiacej v opačnom smere ako vykonávaná práca.
Výstup BTU
BTU, skratka pre British Thermal Unit, je definovaná ako množstvo tepla (energie) potrebné na zvýšenie teploty 1 libry vody o 1 stupeň Fahrenheita. To predstavuje komplikáciu pre väčšinu fyzikálnych problémov, kde sa hmotnosť meria v kilogramoch (alebo rôzne sily desať kilogramov) a stupne sa merajú v stupňoch Celzia, čo sa tiež nazýva centigrádia. 1 BTU vydeľuje na 1 055 056 joulov, alebo ekvivalentne 1 BTU = 1055 056 watt-sekúnd.
Tepelný výkon
Niekedy je užitočné vypočítať stratu tepla zo spotreby energie v domácom alebo kancelárskom prostredí. Energetické spoločnosti merajú množstvo energie, ktoré zariadenie využíva, často mesačne, v kilowatthodinách alebo kWh. Pamätajúc na to, že energia je energia za jednotku času, z toho vyplýva, že energia je energia vynásobená čas. Poskytovatelia verejných služieb používajú na uľahčenie používania čísel radšej kilowatty krát hodiny ako jednotku SI wattov krát sekundy alebo jouly.
Najzásadnejšia konverzia medzi meraním zahŕňajúcim watty, konkrétne kWh, a BTU je:
1 kWh = 3 412 BTU
Pretože jednotky wattu a BTU sú rôzne, musíte sa rozhodnúť v časovom rámci, v ktorom sa tieto veličiny budú vzťahovať. Ďalšie príklady nájdete na prepojenej stránke RapidTables (v časti Zdroje).