Fyzici používajú každodenné slová zdanlivo zvláštnym a veľmi konkrétnym spôsobom. Pre fyzika práca (Ž) nie je to, čo robíte od deviatej do piatej v pracovných dňoch. Je to produkt sily (F) aplikovaný na objekt vynásobený vzdialenosťou (d) sa predmet pohybuje v dôsledku tejto sily.
W = Fd
Ak sa objekt nehýbe, neurobila sa žiadna práca. Skúste to vysvetliť mužovi, ktorý sa snaží vytlačiť vaše auto z priekopy a nemá šťastie, aby sa dalo do pohybu.
Fyzici tiež používajú slovo moc (P) konkrétnym spôsobom. Sila pre nich nie je to, čo získate výdatnými raňajkami. Je čas (t) je potrebné vykonať určitý kus práce. Rovnica výkonu je:
P = \ frac {W} {t}
Inými slovami, sila je miera vykonávania práce. Je to tiež rýchlosť prenosu tepla a elektrickej energie. Pri štúdiu elektriny je vzorec výkonu:
P = VI
kdeV.je napätie v obvode aJaje prúd pretekajúci týmto obvodom.
Vedieť, čo slovo „sila“ znamená pre fyzikov, vám pomôže pochopiť jednotky sily. V systéme SI (metrický) sú jednotky watty. Pri meraní v imperiálnom systéme sú jednotky buď stopové libry za sekundu, alebo konská sila. Jeden kôň sa rovná 550 stopám za sekundu.
Watty sú silové jednotky v systéme SI
Systém SI (Système Internationale) - tiež známy ako metrický systém - má iba sedem základných jednotiek. Od nich sú odvodené všetky ostatné jednotky. V systéme SI sa dĺžka meria v metroch, hmotnosť v kilogramoch a čas v sekundách. Sila sa rovná hromadnej akcelerácii (z druhého Newtonovho zákona), takže jednotky sú kg-m / s2. To znamená, že pracovné jednotky sú kg-m2/ s2. Namiesto použitia týchto jednotiek pri každom výpočte, ktorý by bol ťažkopádny, vedci definujú joule (J) (pomenované podľa fyzika Jamesa Prescotta Jouleho) ako 1 kg-m2/ s2. Joule je tiež jednotkou energie v systéme SI, aj keď je bežné používať ergs pri meraní v centimetroch a gramoch.
1 \ text {joule} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2 \\\ text {} \\ 1 \ text {erg} = 1 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2
Výkon je definovaný ako práca vydelená časom, takže jeho jednotky sú jouly za sekundu. Vedci majú pre túto jednotku tiež iný názov. Je to watt, pomenovaný po Jamesovi Wattovi, škótskom vynálezcovi, ktorý pomohol vyvinúť parný stroj, ktorý poháňal priemyselnú revolúciu. V systéme SI je watt definovaný ako:
1 \ text {watt} = 1 \ text {J / s} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Ak meriate v centimetroch a gramoch, použite tento prepočet:
1 \ text {watt} = 10 ^ 7 \ text {ergs / s} = 10 ^ 7 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Čo je to konská sila?
Ak máte radi autá, viete, že výkony motorov automobilov sú vždy uvedené v koňských silách. To znamená, že výkon je tiež jednotkou sily, ale odkiaľ sa vzal a prečo sa stále používa?
Ukazuje sa, že nikto iný ako James Watt nie je mužom zodpovedným za túto jednotku moci. Aby mohol predať svoje parné stroje, musel vyčísliť množstvo práce, ktorú mohli za určitý čas urobiť. Vytvoril jednotku na základe toho, koľko práce dokáže jediný poník. V tom čase bolo známe, že jediný poník dokázal za jednu minútu zdvihnúť 220 libier uhlia na stopu 100 stôp bane. To znamená 22 000 ft-lb / min. Potom nesprávne predpokladal, že bežný kôň dokáže urobiť o 50% viac práce a svojvoľne definoval výkon na 33 000 ft-lb / min, čo je rovnakých ako 550 ft-lb / s. V jednotkách SI je to 745,7 wattu.
Ako jednotka výkonu je výkon zvyčajne vyhradený pre motory a - niekedy - chladiaci výkon klimatizácie. Prečo to stále používame? Pravdepodobne z rovnakého dôvodu, prečo ľudia v niektorých krajinách, vrátane USA, stále používajú cisársky systém merania: zvyk.