Fysieke krachtformules en eenheden, krachtsoorten (met voorbeelden)

de fysieke kracht het verwijst naar de hoeveelheid uitgevoerd werk (of energieverbruik) met een tijdseenheid. De kracht is een scalaire grootheid, zijnde de maateenheid in het internationale systeem van eenheden per juli (J / s), bekend als Watt ter ere van James Watt.

Een andere vrij gebruikelijke maateenheid is het traditionele stoompaard. In de natuurkunde worden verschillende soorten macht bestudeerd: mechanische kracht, geluidsvermogen, calorische kracht, onder anderen. Over het algemeen is er een intuïtief idee van de betekenis van macht. Het wordt meestal geassocieerd met meer kracht, meer consumptie. 

Een lamp verbruikt dus meer elektrische energie als zijn vermogen groter is; hetzelfde gebeurt met een föhn, een radiator of een personal computer.

Daarom is het noodzakelijk om de betekenis ervan te begrijpen, de verschillende soorten bevoegdheden die er bestaan ​​en te begrijpen hoe deze worden berekend en wat zijn de relaties tussen de meest gebruikelijke meeteenheden..

index

• 1 Formules
• 2 eenheden
• 3 Vermogen types
  • 3.1 Mechanisch vermogen
  • 3.2 Elektrische stroom
  • 3.3 Warmte kracht
  • 3.4 Geluidsvermogen
  • 3.5 Nominaal vermogen en echt vermogen
• 4 voorbeelden
  • 4.1 Eerste voorbeeld
  • 4.2 Tweede voorbeeld
• 5 Referenties

formules

Per definitie wordt voor het berekenen van het verbruikte of geleverde vermogen in een tijdsinterval de volgende uitdrukking gebruikt:

P = W / t

In deze uitdrukking is P de kracht, W is het werk en t is de tijd.

Als u het momentane vermogen wilt berekenen, moet u de volgende formule gebruiken:

In deze formule is Δt de toename van tijd, F is de kracht en v is de snelheid.

units

Het unieke van de macht in het internationale systeem van eenheden is juli per seconde (J / s), bekend als watt (w). Het is ook vrij gebruikelijk om in bepaalde contexten andere eenheden te gebruiken, zoals kilowatt (kW), paardenkracht (CV), onder andere.

Het is duidelijk dat de kilowatt gelijk is aan 1000 watt. Aan de andere kant is de gelijkwaardigheid tussen het paard van stoom en de watt de volgende:

1 CV = 745.35 W

Een andere voedingseenheid, hoewel het gebruik ervan veel minder gebruikelijk is, is het ergium per seconde (erg / s), wat gelijk is aan 10^-7 w.

Het is belangrijk om de kilowatt te onderscheiden van de kilowattuur (kWh), aangezien deze laatste een eenheid van energie of werk is en geen stroom.

Vermogen types

Onder de verschillende soorten macht die bestaan, zijn enkele van de meest belangrijke die hierna zullen worden bestudeerd.

Mechanische kracht

Het mechanische vermogen dat wordt uitgeoefend op een stijve vaste stof wordt verkregen door het product uit te voeren tussen de totale resulterende uitgeoefende kracht en de snelheid die naar dat lichaam wordt overgebracht..

P = F ∙ v

Deze uitdrukking komt overeen met de uitdrukking: P = W / t, en wordt er feitelijk uit verkregen.

In het geval dat er ook een rotatiebeweging is van de stijve vaste stof en dat daarom de daarop uitgeoefende krachten zijn hoeksnelheid wijzigen die aanleiding geeft tot een hoekversnelling, moet deze:

P = F ∙ v + M ∙ ω

In deze uitdrukking is M het resulterende moment van de uitgeoefende krachten en ω is de hoeksnelheid van het lichaam.

Elektrisch vermogen

Het elektrische vermogen dat wordt geleverd of verbruikt door een elektrische component is het resultaat van het delen van de hoeveelheid geleverde elektrische energie of opgenomen door dat onderdeel en de tijd die eraan is besteed. Het wordt berekend op basis van de volgende uitdrukking:

P = V ∙ I

In deze vergelijking is V het potentiaalverschil door de component en I is de stroom van elektrische stroom die deze kruist.

In het specifieke geval dat de component een elektrische weerstand is, kunnen de volgende uitdrukkingen worden gebruikt om het vermogen te berekenen: P = R ∙ I² = V² / R, waarbij R de waarde is van de elektrische weerstand van het betreffende onderdeel.

Warmte kracht

Het calorische vermogen van een component wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie die in een tijdseenheid door de genoemde component wordt gedissipeerd of afgegeven in de vorm van warmte. Het wordt berekend op basis van de volgende uitdrukking: 

P = E / t

In die uitdrukking is E de energie die vrijkomt in de vorm van warmte.

Geluidsvermogen

Het geluidsvermogen wordt gedefinieerd als de energie die door een geluidsgolf in een tijdseenheid door een bepaald oppervlak wordt getransporteerd.

Het geluidsvermogen hangt dus zowel af van de intensiteit van de geluidsgolf als van het oppervlak dat door de golf wordt doorkruist, en wordt berekend met behulp van de volgende integraal:

P_S = ⌠_S  ik_S ∙ d S

In deze integrale Ps is de geluidskracht van de golf, Is is de geluidsintensiteit van de golf en dS is het verschil van oppervlak dat door de golf wordt gekruist.

Nominale kracht en echte kracht

Nominaal vermogen is het maximale vermogen dat een machine of een motor nodig heeft of kan bieden onder normale gebruiksomstandigheden; dat wil zeggen, het maximale vermogen dat de machine of motor kan ondersteunen of aanbieden.

De nominale term wordt gebruikt omdat dat vermogen in het algemeen wordt gebruikt om de machine te karakteriseren, om het een naam te geven.

Aan de andere kant is de werkelijke of bruikbare kracht - dat wil zeggen, het vermogen dat feitelijk wordt gebruikt, de machine of motor genereert of gebruikt - in het algemeen verschillend van het nominale vermogen, meestal minder.

Voorbeelden

Eerste voorbeeld

U wilt een 100 kg piano met een kraan heffen naar een zevende verdieping op een hoogte van 20 meter. De kraan duurt 4 seconden om de piano te beklimmen. Bereken het vermogen van de kraan.

oplossing

Om het vermogen te berekenen, wordt de volgende uitdrukking gebruikt:

P = W / t

In de eerste plaats is het echter nodig om het werk van de kraan te berekenen.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9.8 ∙ 20 ∙ 1 = 19.600 N

Daarom zal de kracht van de kraan zijn:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Tweede voorbeeld

Bereken het gedissipeerde vermogen door een weerstand van 10 Ω wordt overschreden door een stroom van 10 A.

oplossing

In dit geval is het noodzakelijk om het elektrisch vermogen te berekenen, waarvoor de volgende formule wordt gebruikt:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W 

referenties

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Natuurkunde Volume 1. Cecsa.
2. Kracht (fysiek). (N.D.). In Wikipedia. Opgehaald op 3 mei 2018, op es.wikipedia.org.
3. Kracht (fysica). (N.D.). In Wikipedia. Opgehaald op 3 mei 2018, op en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4e natuurkunde. CECSA, Mexico.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Natuurkunde voor wetenschappers en ingenieurs (6e editie). Brooks / Cole.