İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Enerji, Kuvvet, İş ve Güç
- Mekanik Güç Denklemi
- Doğrusal Hareketlerde Güç
- Örnek Bir Hesaplama: Çamaşır Taşıma
- Karmaşıklık Üzerine Son Not
Bulabilirsin Mekanik Güç modern dünyanın her yerinde kullanılıyor. Bugün araba kullandın mı? Akaryakıt veya aküden gelen enerjiyi birbirine bağlayan bir dizi mekanik bileşen - akslar, dişliler, kayışlar - vb. Hareket ettirmek için enerjiyi kullandı.
Güç fizikte bir ölçüsüdür oran hangi iş zamanla gerçekleştiriliyor. “Mekanik” kelimesi sadece tanımlayıcıdır; gücün bir makine ve bir arabanın aktarma organları veya bir saatin çarkları gibi farklı bileşenlerin hareketi ile ilişkili olduğunu söyler.
Mekanik güç formülü, diğer iktidar biçimleri için kullanılan aynı temel fizik yasalarını kullanır.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Güç P olarak tanımlanır iş W bitmiş zaman t aşağıdaki formüle göre. Birimler hakkında not: güç watt (W) olmalı, joule (J) 'de çalışmalı ve süre (saniye) olmalıdır - değerlerinizi takmadan önce daima iki kez kontrol edin.
P = W / t
Mekanik güç, kimyasal ya da termal gibi diğer güç türlerini yöneten aynı yasaları izler. Mekanik Güç basit bir şekilde mekanik bir sistemin hareketli bileşenleri, örneğin antika bir saat içindeki dişliler, tekerlekler ve makaralar ile ilişkili güçtür.
Enerji, Kuvvet, İş ve Güç
Mekanik güç ifadesini anlamak için, birbiriyle ilişkili dört terim ortaya koymak faydalı olacaktır: enerji, güç, iş ve güç.
Mekanik Güç Denklemi
Enerji ve iş arasındaki ilişki nedeniyle, gücü matematiksel olarak ifade etmenin iki yaygın yolu vardır. Birincisi açısından iş W ve zaman t:
P = W/t
Doğrusal Hareketlerde Güç
Doğrusal hareketlerle uğraşıyorsanız, uygulanan herhangi bir gücün bir nesneyi kuvvetler eylemine paralel olarak düz bir yol boyunca ileri veya geri hareket ettirdiğini varsayabilirsiniz - bir pistteki trenleri düşünün. Yönsel bileşen temelde kendine dikkat ettiği için, gücü kullanarak basit bir formülle de ifade edebilirsiniz. güç, mesafe, uzaklık, ve hız.
Bu durumlarda iş W olarak tanımlanabilir güç F × mesafe, uzaklık d. Bunu yukarıdaki temel denkleme takın ve şunları elde edin:
P = F ×d / t
Tanıdık bir şey farkettin mi? Doğrusal hareketlerle mesafe, uzaklık bölü zaman tanımı hız (v), böylece gücü şu şekilde de ifade edebiliriz:
P = F(d/t) = F × v
Örnek Bir Hesaplama: Çamaşır Taşıma
Tamam, bu çok soyut bir matematişti, fakat örnek bir problemi çözmek için şimdi çalışmasını sağlayın:
Ailen sizden üst katta 10 kilogram temiz çamaşır taşımanızı istiyor. Normalde merdivenleri çıkmanız 30 saniye sürüyorsa ve merdivenler 3 metre yüksekliğindeyse, kıyafetleri merdivenin altından üste taşımak için ne kadar güç harcayacağınızı tahmin edin.
İstemi temel alarak, o zamanı biliyorduk t 30 saniye olacak, fakat iş için bir değerimiz yok W. Bununla birlikte, tahmin uğruna senaryoyu basitleştirebiliriz. Her bir adımda çamaşırları yukarı ve öne doğru hareket ettirmekten endişe etmek yerine, sadece başlangıç yüksekliğinden düz bir çizgide yetiştirdiğinizi varsayalım. Şimdi kullanabiliriz P = F × d / t mekanik gücün ifadesi, ancak yine de ilgili kuvveti bulmamız gerekiyor.
Çamaşırları taşımak için, üzerine yerçekimi kuvvetini dengelemelisin. Yerçekimi kuvveti F = mg aşağı yönde, aynı kuvveti yukarı yönde uygulamanız gerekir. Bunu not et g Dünyada 9,8 m / s olan yerçekiminden kaynaklanan ivmelenme2. Bunu akılda tutarak, standart güç formülünün genişletilmiş bir versiyonunu oluşturabiliriz:
P = (m × g) (d / t)
Ve kütle, hızlanma, mesafe ve zaman için değerlerimizi bağlayabiliriz:
P = (10 kg x 9,8 m / s2) (3 m / 30 s)
P = 9,08 watt
Bu yüzden çamaşırları taşımak için yaklaşık 9.08 watt harcamalısınız.
Karmaşıklık Üzerine Son Not
Tartışmamız oldukça basit senaryolar ve göreceli olarak basit matematikle sınırlı kaldı. İleri fizikte, mekanik güç denkleminin karmaşık biçimleri, hesap ve daha uzun, daha fazla kuvvet, eğri hareket ve diğer karmaşık faktörleri hesaba katan daha karmaşık formüller kullanımını gerektirebilir.
Daha fazla bilgiye ihtiyaç duyarsanız, Georgia State University tarafından barındırılan HyperPhysics veritabanı mükemmel bir kaynaktır.