"Kraft" är en av många termer som används löst i den dagliga diskursen som har en mycket specifik betydelse i fysiken. Andra inkluderar kraft, massa, energi, ström - listan är allt annat än oändlig.
I fysikens språk är kraft helt enkelt energi per tidsenhet eller alternativt arbete per tidsenhet, eftersom arbete och energi uttrycks i samma enheter - vanligtvis joules (J), som är SI, eller standard internationell enhet, men också ergs eller, i beräkningar där värme övervägs, antingen kalorier eller BTU. Energi är i sin tur produkten av kraft och avstånd. Force, SI-enheten för vilken Newton är, är produkten av massa och acceleration.
Allt detta är dock helt enkelt bakgrund. Ibland måste du uttrycka kraft i termer av värme genom att länka dessa olika enheter genom tiden, antingen med hjälp av multiplikation eller division. Watts till BTU är ett exempel på en sådan omvandling.
Grundläggande härledningar
Kraft, som nämnts, är produkten av massa och acceleration:
F = ma
Här, i SI-schemat, har kraftenheter newton, massan uttrycks i kilogram och accelerationen mäts i meter per sekund i kvadrat, eller m / s
2.När en kraft verkar på ett objekt och får det att röra sig, är produkten av den applicerade kraften och avståndet objektet rör sig den energi som krävs för att få jobbet gjort. SI-enheten, joule, kan uttryckas för att förenkla vissa beräkningar som en newtonmätare.
Slutligen ger energieffekt per tidsenhet effekt. Återigen håller sig till SI-enheter, joule dividerat med sekunder reduceras till en annan SI-enhet, watt. Således är 1 watt (W) en joule energi som förbrukas under en sekund (1 J / s).
Energi och kraft i vardagen
När du stöter på en hänvisning till till exempel en bils hästkrafter, ser du en formell förklaring om kraften hos maskinens motor. 1 hästkrafter (hk) motsvarar 745,7 watt. Eftersom motorfordonens hästkrafter vanligtvis är hundratals, kan du se det för varje dag syften, en watt, och i förlängningen en joule, är inte en mycket stor mängd energi eller energi respektive.
Som ett exempel är 1 joule ungefär den mängd energi som krävs för att höja ett 100 gram (0,1 kg) föremål som ett äpple, 1 meter uppåt mot tyngdkraften som verkar i motsatt riktning av det utförda arbetet.
BTU-utgång
BTU, förkortning för British Thermal Unit, definieras som den mängd värme (energi) som krävs för att höja temperaturen på 1 pund vatten med 1 grad Fahrenheit. Detta introducerar en komplikation i de flesta fysikproblem, där massan mäts i kilogram (eller olika krafter på tio kilo) och grader mäts i Celsius, även kallad celsius. 1 BTU räknar ut till 1055.056 joule, eller motsvarande, 1 BTU = 1055.056 watt-sekunder.
Värmeeffekt
Ibland är det användbart att beräkna värmeavledning från strömförbrukning i hemmet eller på kontoret. Verktygsföretag mäter mängden energi en anläggning använder, ofta per månad, i kilowattimmar eller kWh. Med tanke på att kraft är energi per tidsenhet följer att energi är kraft multiplicerat med tid. Verktygsleverantörer använder kilowatt gånger timmar snarare än SI-enheten på watt gånger sekunder, eller joule, för att göra siffrorna enklare att använda.
Den mest grundläggande omvandlingen mellan en mätning med watt, specifikt kWh och BTU är:
1 kWh = 3.412 BTU
Eftersom enheterna watt och BTU är olika måste du bestämma tidsramen för hur dessa mängder ska relateras. För fler exempel, se den länkade sidan RapidTables (under resurser).
