Fysiker använder vardagliga ord på till synes konstiga och mycket specifika sätt. För en fysiker, arbeta (W) är inte vad du gör från nio till fem på vardagar. Det är kraftens produkt (F) appliceras på ett objekt multiplicerat med avståndet (d) objektet rör sig som ett resultat av den kraften.
W = Fd
Om objektet inte rör sig har inget arbete utförts. Försök att förklara det för mannen som försöker skjuta din bil ur ett dike och inte har tur att få bilen att röra sig.
Fysiker använder också ordet kraft (P) på ett specifikt sätt. För dem är makt inte vad du får genom att äta en rejäl frukost. Det är dags (t) det krävs för att göra en viss mängd arbete. Effektekvationen är:
P = \ frac {W} {t}
Med andra ord är makt hastigheten på att göra arbete. Det är också överföringshastigheten för värme och elektrisk energi. I studien av el är kraftformeln:
P = VI
varVär spänningen i en krets ochJagär strömmen som strömmar genom den kretsen.
Att veta vad ordet "kraft" betyder för fysiker hjälper dig att förstå kraftenheterna. I SI-systemet (metriska) är enheterna watt. När du mäter i det kejserliga systemet är enheterna antingen fotpund / sekund eller hästkrafter. En hästkraft är lika med 550 fot-pund / sekund.
Watts är kraftenheterna i SI-systemet
SI-systemet (Système Internationale) - även känt som det metriska systemet - har bara sju basenheter. Alla andra enheter härrör från dessa. I SI-systemet mäts längden i meter, massan i kilogram och tiden i sekunder. Kraften är lika med mass gånger acceleration (från Newtons andra lag), så enheterna är kg-m / s2. Det betyder att arbetsenheterna är kg-m2/ s2. I stället för att använda dessa enheter i varje beräkning, vilket skulle vara besvärligt, definierar forskare en joule (J) (uppkallad efter fysikern James Prescott Joule) som 1 kg-m2/ s2. Joule är också energienheten i SI-systemet, även om det är vanligt att använda erg när man mäter i centimeter och gram.
1 \ text {joule} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2 \\\ text {} \\ 1 \ text {erg} = 1 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2
Kraft definieras som arbete dividerat med tid, så dess enheter är joule / sekund. Forskare har också ett annat namn för denna enhet. Det är watt, uppkallat efter James Watt, den skotska uppfinnaren som hjälpte till att utveckla ångmotorn som drev den industriella revolutionen. I SI-systemet definieras watt som:
1 \ text {watt} = 1 \ text {J / s} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Om du mäter i centimeter och gram, använd den här omvandlingen:
1 \ text {watt} = 10 ^ 7 \ text {ergs / s} = 10 ^ 7 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Vad är en hästkrafter?
Om du gillar bilar, vet du att motorns motorvärden alltid ges i hästkrafter. Det betyder att hästkrafter också är en kraftenhet, men var kom den ifrån, och varför används den fortfarande?
Det visar sig att ingen ringare än James Watt är mannen som är ansvarig för denna enhet. För att kunna sälja sina ångmotorer var han tvungen att kvantifiera mängden arbete de kunde göra under en viss tid. Han skapade en enhet baserad på hur mycket arbete en enda gropponni kunde göra. Det var välkänt vid den tiden att en enda ponny kunde lyft 220 pund kol upp en 100 fot gruvaxel på en minut. Det motsvarar 22000 ft-lb / min. Han antog sedan felaktigt att en vanlig häst kunde göra 50% mer arbete och definierade godtyckligt hästkrafterna som 33.000 ft-lb / min, vilket är detsamma som 550 ft-lb / s. I SI-enheter är det 745,7 watt.
Som en kraftenhet är hästkrafterna vanligtvis reserverade för motorer och - ibland - luftkonditioneringens kylkapacitet. Varför använder vi det fortfarande? Förmodligen av samma anledning som människor i vissa länder, inklusive USA, fortfarande använder det kejserliga mätsystemet: vana.