นักฟิสิกส์ใช้คำศัพท์ในชีวิตประจำวันในลักษณะที่ดูเหมือนแปลกและเจาะจงมาก สำหรับนักฟิสิกส์ ให้ทำงาน (W) ไม่ใช่สิ่งที่คุณทำตั้งแต่เก้าโมงถึงห้าโมงเย็นในวันธรรมดา เป็นผลผลิตของแรง (F) นำไปใช้กับวัตถุคูณด้วยระยะทาง (d) วัตถุเคลื่อนที่ตามผลของแรงนั้น
W=Fd
หากวัตถุไม่เคลื่อนที่ แสดงว่ายังไม่มีการดำเนินการใดๆ ลองอธิบายเรื่องนี้กับผู้ชายที่พยายามจะผลักรถของคุณออกจากคูน้ำและไม่โชคดีที่รถจะเคลื่อนตัว
นักฟิสิกส์ยังใช้คำว่า พลัง (พี) ในลักษณะเฉพาะ สำหรับพวกเขา พลังไม่ใช่สิ่งที่คุณได้รับจากการรับประทานอาหารเช้ามื้อใหญ่ ถึงเวลาแล้ว (t) ต้องใช้ในการทำงานจำนวนหนึ่ง สมการกำลังคือ:
P=\frac{W}{t}
กล่าวอีกนัยหนึ่ง พลังคืออัตราการทำงาน นอกจากนี้ยังเป็นอัตราการถ่ายเทความร้อนและพลังงานไฟฟ้า ในการศึกษาไฟฟ้า สูตรกำลัง คือ
P=VI
ที่ไหนวีคือ แรงดันไฟในวงจร และผมคือกระแสที่ไหลผ่านวงจรนั้น
การรู้ว่าคำว่า "พลัง" หมายถึงอะไรสำหรับนักฟิสิกส์ ช่วยให้คุณเข้าใจหน่วยของกำลัง ในระบบ SI (เมตริก) หน่วยคือวัตต์ เมื่อวัดในระบบอิมพีเรียล หน่วยเป็นฟุต-ปอนด์/วินาทีหรือแรงม้า หนึ่งแรงม้ามีค่าเท่ากับ 550 ฟุต-ปอนด์/วินาที
วัตต์เป็นหน่วยของกำลังในระบบ SI
ระบบ SI (Système Internationale) หรือที่เรียกว่าระบบเมตริก มีหน่วยฐานเพียงเจ็ดหน่วยเท่านั้น หน่วยอื่น ๆ ทั้งหมดได้มาจากสิ่งเหล่านี้ ในระบบ SI ความยาวมีหน่วยเป็นเมตร มวลเป็นกิโลกรัม และเวลาเป็นวินาที แรงเท่ากับมวลคูณความเร่ง (จากกฎข้อที่สองของนิวตัน) ดังนั้นหน่วยจึงเป็น kg-m/s2. นั่นหมายถึงหน่วยของงานคือ kg-m2/s2. แทนที่จะใช้หน่วยเหล่านี้ในการคำนวณทุกครั้ง ซึ่งอาจยุ่งยาก นักวิทยาศาสตร์กำหนดจูล (J) (ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์เจมส์ เพรสคอตต์ จูล) เป็น 1 กก.-ม.2/s2. จูลยังเป็นหน่วยของพลังงานในระบบ SI แม้ว่าจะเป็นเรื่องปกติที่จะใช้เอิร์กเมื่อวัดเป็นเซนติเมตรและกรัม
1\ข้อความ{ จูล}=1\ข้อความ{ kgm}^2\ข้อความ{/s}^2\\\ข้อความ{ }\\1\ข้อความ{ erg}=1\ข้อความ{ gcm}^2\ข้อความ{/ ส}^2
กำลังถูกกำหนดให้เป็นงานหารด้วยเวลา ดังนั้นหน่วยของมันคือจูลส์/วินาที นักวิทยาศาสตร์ก็มีชื่ออื่นสำหรับหน่วยนี้เช่นกัน มันคือวัตต์ซึ่งตั้งชื่อตาม James Watt นักประดิษฐ์ชาวสก็อตที่ช่วยพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำที่ขับเคลื่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม ในระบบ SI วัตต์ถูกกำหนดเป็น:
1\ข้อความ{ วัตต์} = 1\ข้อความ{ J/s}=1\ข้อความ{ kgm}^2\ข้อความ{/s}^3
หากคุณกำลังวัดเป็นเซนติเมตรและกรัม ให้ใช้การแปลงนี้:
1\ข้อความ{ วัตต์} = 10^7\ข้อความ{ ergs/s}=10^7\ข้อความ{ gcm}^2\ข้อความ{/s}^3
แรงม้าคืออะไร?
ถ้าคุณชอบรถ คุณทราบดีว่าการจัดอันดับกำลังของเครื่องยนต์ในรถยนต์นั้นให้แรงม้าเสมอ นั่นหมายถึงแรงม้าก็เป็นหน่วยหนึ่งของกำลังเช่นกัน แต่มันมาจากไหน และทำไมมันถึงยังใช้งานอยู่?
ปรากฎว่าไม่มีใครอื่นนอกจาก James Watt เป็นผู้รับผิดชอบหน่วยพลังนี้ เพื่อที่จะขายเครื่องจักรไอน้ำของเขา เขาต้องคำนวณปริมาณงานที่สามารถทำได้ในช่วงเวลาหนึ่ง เขาสร้างยูนิตโดยพิจารณาจากผลงานที่ม้าโพนี่ตัวเดียวสามารถทำได้ ในเวลานั้นเป็นที่ทราบกันดีว่าม้าตัวหนึ่งสามารถยกถ่านหิน 220 ปอนด์ขึ้นไปบนปล่องเหมือง 100 ฟุตในหนึ่งนาที นั่นแปลเป็น 22,000 ft-lb / min จากนั้นเขาก็คิดผิดว่าม้าธรรมดาสามารถทำงานได้มากขึ้น 50% และกำหนดแรงม้าโดยพลการที่ 33,000 ft-lb/min ซึ่งเท่ากับ 550 ft-lb/s ในหน่วย SI นั่นคือ 745.7 วัตต์
ในฐานะหน่วยของกำลัง แรงม้ามักจะถูกสงวนไว้สำหรับเครื่องยนต์และ – บางครั้ง – ความสามารถในการทำความเย็นของเครื่องปรับอากาศ ทำไมเรายังใช้อยู่? อาจเป็นเพราะเหตุผลเดียวกันกับที่คนในบางประเทศ รวมทั้งสหรัฐอเมริกา ยังคงใช้ระบบการวัดของจักรวรรดิ: นิสัย