Fisik

Kekuatan (fisika)

Kekuatan (fisika)

Kami menjelaskan apa kekuatan, formulanya, unit, jenis kekuatan dan kami melakukan latihan terpecahkan

Kekuatan bohlam pijar ini adalah 150 w. Semakin tinggi daya, semakin banyak kecerahan yang dihasilkannya, tetapi konsumsi saat ini lebih besar

Apa itu kekuatan fisika?

Itu kekuatan Dalam fisika itu adalah besarnya skalar yang digunakan untuk menunjukkan kecepatan pekerjaan yang dilakukan, atau mengeluarkan atau dikonsumsi oleh energi. Ini adalah faktor kunci dalam menentukan seberapa efisien mesin, serta mengoptimalkan konsumsi energi.

Misalnya, pemotong rumput dapat melakukan pekerjaan memotong rumput dalam setengah jam atau mungkin dalam dua jam. Jelas, pemotong yang melakukan pekerjaan dalam waktu yang lebih singkat, mengembangkan kekuatan yang lebih besar, karena dia melakukan pekerjaan yang sama lebih cepat.

Secara umum, kekuatan dinyatakan sebagai:

Asalkan suatu kekuatan menyebabkan suatu tindakan, seperti memindahkan objek, melakukan pekerjaan mekanis yang setara dengan energi. Ketika waktu yang dihabiskan dalam hal ini dipertimbangkan, konsep kekuasaan muncul.

Rumus

Pertama, daya rata -rata didefinisikanM, sebagai rasio antara jumlah pekerjaan yang dilakukan ΔW dan waktu Δt yang diperlukan untuk melakukannya:

Dalam sistem unit internasional, daya diukur Joule/Second, Unit yang disebut Watt atau Watt, untuk menghormati insinyur Skotlandia James Watt (1736-1819), yang berkontribusi pada pengembangan mesin uap.

Unit lain untuk kekuasaan adalah:

  • Kuda uap (CV).
  • Power Horse (HP atau Kuda Kekuatan).
  • Ergios/kedua.
  • Foo ∙ libra/kedua.
  • Kalori/kedua.
  • Kilograf/kedua.
  • Btu/jam.

Beberapa kesetaraan terjadi di bawah ini:

  • 1 hp = 550 kaki ∙ pound/detik = 745.7 W = 2545 BTU/H

Kilovatio-hora yang sering muncul dalam tagihan listrik, bukan unit daya, tetapi energi, serta BTU atau unit termal Inggris, unit yang banyak digunakan di bidang pendinginan dan AC AC dan AC AC dan AC AC dan ACC.

Daya instan P dihitung dengan mengambil interval waktu yang sangat kecil. Membuat Δt → 0 dalam kekuatan rata -rata itu berubah menjadi kekuatan sesaat, yang kemudian dinyatakan sebagai pekerjaan yang berasal dari pekerjaan sehubungan dengan waktu:

Itu dapat melayani Anda: Fisika sebelum orang Yunani (Antigua Yunani)

Efisiensi

Efisiensi mesin diukur dengan membandingkan pekerjaan berguna yang dilakukannya dengan energi yang dibutuhkan untuk mengimplementasikannya.

Kebetulan tidak peduli seberapa sempurna mesin tidak akan pernah berubah menjadi pekerjaan yang berguna semua energi yang disediakan. Ketika ada potongan seluler, gesekan bertanggung jawab untuk mengubah bagian menjadi panas dan yang lain mungkin dalam suara, yang tidak dimanfaatkan.

Seperti dijelaskan di atas, efisiensi mekanis ε tetap:

Dengan wS Pekerjaan output dan eDan Energi masuk. Dengan mengalikan 100%, efisiensi persentase diperoleh, yang juga dapat ditemukan melalui hasil bagi antara daya input PDan dan daya output pS:

Misalnya, jika mesin memiliki efisiensi 45%, itu berarti bahwa hanya 45% dari energi yang disumbangkan digunakan untuk tujuan mesin, dan 55% sisanya hilang dalam panas, suara atau bentuk energi lainnya.

Jenis kekuatan

Kekuatan dapat dikembangkan oleh berbagai jenis gaya, sehingga daya mekanik, terkait dengan objek seluler, tenaga listrik, suara, termal dan banyak lagi.

Daya mekanik

Objek yang bergerak mengembangkan kekuatan yang terkait dengan kecepatannya. Karena pekerjaan didefinisikan sebagai produk skalar antara kekuatan dan perpindahan, kekuatan instan terjadi oleh:

Di mana:

Ini adalah perpindahan yang sangat kecil. Mengingat kecepatan itu adalah turunan dari posisi sehubungan dengan waktu:

Saat mengganti persamaan ini di yang sebelumnya, diperoleh bahwa daya mekanik adalah produk skalar antara vektor gaya dan kecepatan:

Itu dapat melayani Anda: Free Fall: Concept, Persamaan, Latihan Diselesaikan

Tenaga listrik

Itu adalah laju energi yang menghasilkan sumber atau baterai, ke muatan tertentu. Pengiriman ini mungkin tidak dilakukan pada tingkat konstan, sehingga daya rata -rata didefinisikan:

Di mana v adalah tegangan dan Δt adalah interval waktu. Jika arus dan tegangan konstan dari waktu ke waktu, arusnya adalah:

I = q/Δt

Dan kekuatannya juga konstan, mengekspresikan dirinya sebagai:

P = i ∙ v

Kekuatan suara

Gelombang suara mengangkut energi saat mereka menyebar, berkat tekanan pada partikel -partikel medium. Bagi mereka konsep intensitas suara digunakan, yang merupakan kekuatan per unit area, yang diukur dalam W/m2 sendiri:

Total daya dihitung oleh integral pada permukaan S:

Permukaannya bisa, misalnya, jari -jari R.

Daya termal

Ini adalah tingkat di mana sistem tertentu melepaskan energi dalam bentuk panas:

Hukum Stefan-Boltzmann

Untuk panas yang ditransmisikan oleh radiasi, undang-undang Stefan-Boltzmann valid:

Di mana:

  • T adalah suhu di Kelvin.
  • σ adalah konstanta Stefan-Boltzmann: σ = 5.67 × 108 W/(m2 K4).
  • Emisivitas materi adalah E, yang nilainya antara 0 dan 1 dan khas dari masing -masing bahan.
  • A adalah luas permukaan tubuh.

Contoh Kekuatan dalam Fisika

AC dan pemanas

Peralatan AC dan pemanas diklasifikasikan berdasarkan daya mereka. Produsen dan desainer memiliki formula empiris untuk menghitung daya yang harus harus disembuhkan oleh peralatan dengan benar ruangan dengan dimensi tertentu.

Bola lampu

Orang -orang biasanya dipandu oleh kekuatan umbi listrik untuk mengetahui betapa briliannya itu.

Dapat melayani Anda: watt law: apa itu, contoh, aplikasi

Peralatan rumah tangga

Semua peralatan menunjukkan dalam label mereka kekuatan yang mereka konsumsi untuk memenuhi fungsinya.

Mesin

Mesin secara umum, seperti crane misalnya, diklasifikasikan sesuai dengan kekuatan yang mereka kembangkan untuk mengangkat peso.

Kipas Mekanik untuk Pasien di ICU

Kekuatan kipas mekanik untuk perawatan intensif dipantau dengan cermat untuk menghindari lesi paru -paru pasien.

Latihan

Latihan 1

Seorang gadis makan setiap hari setara dengan 8.4 × 106 J untuk menjaga berat badan Anda konstan. Berapa kekuatan rata -rata yang berkembang terkini?

Larutan

Daya rata -rata adalah pekerjaan yang dilakukan per unit waktu. Jika gadis itu mempertahankan berat badannya yang konstan, dia menghabiskan semua energi makanan untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Suatu hari Anda memiliki 24 jam, setara dalam hitungan detik dengan:

1 hari = 24 jam = 86400 s

Latihan 2

Mobil sport yang massanya 1500 kg mampu berakselerasi dari 0 hingga 90 km/jam dalam 5.0 s. Kekuatan rata -rata apa yang diperlukan untuk mencapai percepatan ini?

Larutan

Formula untuk daya mekanik digunakan:

Pasukan dihitung oleh hukum kedua Newton:

Akselerasi rata -rata mobil, dengan asumsi bahwa gerakan tersebut bervariasi secara seragam, adalah: adalah: adalah:

Sebelum mengganti, konversi unit dilakukan:

90 km/jam = 25 m/s

Kekuatan dan perpindahan berada dalam arah yang sama, oleh karena itu, daya hanyalah produk dari besarnya gaya dengan kecepatan rata -rata:

Mengganti Kekuasaan:

P = 1500 kg × 5m/s2 × 12.5 m/s = 93750 w