Güç (Fizik): Tanım, Formül, Birimler, Nasıl Bulunur (Örneklerle)

Bir vücut geliştirmeci ve bir beşinci sınıf öğrencisi, raftaki tüm kitapları merdivenlerden yukarı taşıyabilir, ancak görevi aynı sürede bitirmeleri pek olası değildir. Vücut geliştirmeci muhtemelen daha hızlı olacaktır çünkü daha yüksekgüç derecesibeşinci sınıf öğrencisinden daha

Benzer şekilde, yüksek bir yarış arabasıbeygir gücübir attan çok daha hızlı seyahat edebilecektir.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Güç, bir zaman aralığında ne kadar iş yapıldığının bir ölçüsüdür.

Beygir gücü hakkında kısa bir not: Terim, 700 beygir gücünde bir motorda tek bir atın işini yaklaşık 700 kat yapabileceği gibi, bir buhar motorunun çıktısını bir atınkiyle karşılaştırmak içindir. Bu, buhar motorlarının yeni olduğu ve en önde gelen mucitlerden birinin olduğu zamana kadar uzanır. Verimliliklerini artırmak, James Watt, terimi ortalama bir insanı kendi başarılarına ikna etmenin bir yolu olarak ortaya attı. değer.

Hangi bilgilerin mevcut olduğuna bağlı olarak gücü hesaplamanın iki yolu vardır. Ek olarak, eşit derecede geçerli olan iki güç birimi vardır.

1. İş ve zaman açısından güç:

nerede işWNewton-metre (Nm) ve zaman cinsinden ölçülürtsaniye (s) cinsinden ölçülür.

2. Kuvvet ve hız cinsinden güç:

nerede kuvvetFNewton (N) cinsindendir ve hızvmetre/saniye (m/s) cinsindendir.

Bu denklemler rastgele eşdeğer değildir. İkinci denklem ilkinden şu şekilde türetilebilir:

Dikkatişaynıdırkuvvet çarpı yer değiştirme:​

Bunu ilk güç denkleminde değiştirin:

O zaman, herhangi bir zaman biriminde yer değiştirmehız(v = d/t), sondaki terimleri şu şekilde yeniden yazın:vikinci güç denklemini elde etmek için.

Gücün SI birimipgenellikle olarak sunulurWatt (W), motorları tasarlayan ve onları atlarla karşılaştıran aynı James Watt'ın adını aldı. Ampuller ve diğer ev aletleri genellikle etiketlerinde bu üniteyi içerir.

Bununla birlikte, güç için ikinci formüle bakıldığında başka bir birime yol açar. Kuvvet çarpı hız, Newton-metre/saniye (Nm/s) birimlerinde bir ölçüm verir. Daha sonra, Joule enerji birimi aynı zamanda bir Newton-metre (Nm) olarak tanımlandığından, bunun ilk kısmı bunun yerine Joule olarak yeniden yazılabilir, bu da ikinci SI güç birimiyle sonuçlanır:Joule/saniye (J/s).​

• Güç Watt (W) veya Joule/saniye (J/s) olarak ölçülebilir.

Gücün tanımı ve onu bulmanın iki yolu düşünüldüğünde,bir şeyin gücünü artırmak: gücünü artırın (daha fazlagüç) veya aynı işi daha hızlı yaptırın (azaltın)tveya artırmakv). Güçlü bir araba güçlüdürvehızlı ve zayıf olanı ikisi de değil.daha kolay ve hızlı iş yapılabilir,daha güçlüişi yapan varlık.

• Güç nasıl artırılır: Daha kısa sürede daha fazlasını yapın.

Bu aynı zamanda çok güçlü bir makinenin, diyelim ki oldukça kaslı bir vücut geliştiricinin,güç eksikliği. Çok ağır bir yükü ancak çok yavaş kaldırabilen bir kişi, onu hızlı kaldırabilen birinden daha az güçlüdür.

Benzer şekilde, çok hızlı bir makine veya fazla bir şey yapmayan, hızla yerinde sallanan ama hiçbir yere gitmeyen biri de aslında güçlü değildir.

1. Usain Bolt, rekor kıran 100 m sprintinde 9,58 saniye süren yaklaşık 25 W güç üretti. Ne kadar iş yaptı?

ÇünküPvetverilir veWbilinmiyorsa ilk denklemi kullanın:

2. Koşarken zemini hangi ortalama kuvvetle itiyordu?

Dan beriişolduğu gibi Nm'de zaten biliniyoryer değiştirmemetre cinsinden, yarışın uzunluğuna bölmekgüç(başka bir yol dene,işaynıdırkuvvet çarpı yer değiştirme:W = F × d):

3. 3 metrelik bir merdiven setini 6 saniyede koşan 48 kg'lık bir kişi ne kadar güç üretir?

Bu problemde, hızlı bir şekilde bir hız hesaplamasına izin veren yer değiştirme ve zaman verilmiştir:

İkinci güç denklemi hıza sahiptir, ancak aynı zamanda kuvveti de içerir. Merdivenlerden koşarak çıkan bir kişi yerçekimi kuvvetine karşı koymaya çalışıyor. Dolayısıyla, bu durumda kuvvet, Dünya'da her zaman 9.8 m/s'ye eşit olan kütle ve yerçekimine bağlı ivme kullanılarak bulunabilir.².

Şimdi kuvvet ve hız, güç için ikinci formüle uyuyor:

Burada birimleri Watt yerine J/s olarak bırakma kararının keyfi olduğuna dikkat edin. Eşit derecede kabul edilebilir bir cevap 235.2 W'dir.

4. SI birimlerinde bir beygir gücü, uygun bir atın bir dakika boyunca taşıyabileceği yüke bağlı olarak yaklaşık 746 Watt'tır. Örnek at bu süre içinde ne kadar iş yapmıştır?

Güç ve zaman değerlerini ilk denkleme eklemeden önceki tek adım, bir dakikayı 60 saniye olarak yeniden yazarak zamanın uygun SI saniye birimlerinde olduğundan emin olmaktır. Sonra:

Birçok elektrik kuruluşu, müşterilerinden aldıkları ücrete göre bir ücret alır.kilovat saatkullanım. Bu ortak elektrik gücü biriminin anlamını anlamak için birimleri parçalayarak başlayın.

önekkilo1.000 demektir, yani birkilovat (kW)1.000 Watt'a eşittir. Böylece, birkilovat saat (kWh)bir saatte kullanılan kilovat miktarıdır.

Kilovat saati saymak için, kilovat sayısını kullanılan saatle çarpın. Böylece bir kişi 100 Watt'lık bir ampulü 10 saat boyunca kullanırsa, toplamda 1.000 Watt-saat veya 1 kWh elektrik tüketmiş olacaktır.

1. Bir elektrik kuruluşu kilovat saat başına 0,12 ABD doları ücret alır. 30 dakika boyunca çok güçlü 3.000 W vakum kullanılır. Bu enerji miktarı ev sahiplerine ne kadara mal oluyor?

3.000 W = 3 kW

30 dakika = 0,5 saat

2. Aynı kurum, şebekeye geri verdiği her 4 kWh elektrik için bir haneye 10 dolar kredi veriyor. Güneş, metrekare başına yaklaşık 1.000 W güç sağlar. Bir evdeki iki metrekarelik bir güneş pili 8 saat boyunca enerji toplarsa, ne kadar para üretir?

Problemdeki bilgiler göz önüne alındığında, güneş pili Güneş'ten 2.000 W veya 2 kW toplayabilmelidir. 8 saatte, yani 16 kWh.