Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Energia, erő, munka és erő
- A mechanikus teljesítmény egyenlete
- Teljesítmény lineáris mozgásban
- Példa számításra: mosoda
- Záró megjegyzés a komplexitásról
Megtalálhatod mechanikus erő a modern világban mindenütt használatban van. Ma autóval lovagoltál? Az üzemanyagot vagy az akkumulátort energiát használta a mechanikus alkatrészek összekapcsolt sorozatának - tengelyek, fogaskerekek, övek és így tovább - mozgatására, míg végül ezt az energiát a kerekek forgatására és a jármű előrehaladására használták fel.
Erő a fizikában a mérték ahol munka idővel hajtják végre. A „mechanikus” szó pusztán leíró jellegű; azt mondja, hogy az energiát egy géphez és a különféle alkatrészek mozgásához társítják, például egy autó hajtóműve vagy egy óra fogaskerekei.
A mechanikus teljesítményképlet ugyanazokat a fizikai alaptörvényeket használja, mint amelyeket az egyéb hatalmi formákra alkalmaznak.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
Erő P azt jelenti munka W felett idő t a következő képlet szerint. Megjegyzés az egységekről: az áramellátásnak wattban (W) kell lennie, džaulokban (J) kell dolgoznia, és az időt másodpercben kell megadnia - mindig ellenőrizze még egyszer, mielőtt bekapcsolja az értékeit.
P = W / t
A mechanikus teljesítmény ugyanazokat a törvényeket követi, amelyek más típusú energiát, például kémiai vagy termikus energiát szabályozzák. Mechanikai erő egyszerűen a mechanikus rendszer mozgó alkatrészeivel társított energia, például az antik órában lévő fogaskerekek, kerekek és szíjtárcsák.
Energia, erő, munka és erő
A mechanikus erő kifejezésének értelmezése érdekében hasznos négy egymással összefüggő kifejezést felvázolni: energia, Kényszerítés, munka és erő.
A mechanikus teljesítmény egyenlete
Az energia és a munka közötti kapcsolat miatt kétféle módon lehet kifejezni az erőt matematikailag. Az első a következőkre vonatkozik: munka W és idő t:
P = W/t
Teljesítmény lineáris mozgásban
Ha lineáris mozgással foglalkozik, akkor feltételezheti, hogy az alkalmazott erő vagy egy tárgyat mozgat előre vagy hátra egyenes út mentén az erők hatása szerint - gondoljon a vonatokra a pályán. Mivel az irányító komponens alapvetően magát vigyázza, az erőt kifejezheti egy egyszerű képlet segítségével is Kényszerítés, távolságés sebesség.
Ezekben a helyzetekben munka W meghatározható mint Kényszerítés F × távolság d. Csatlakoztassa azt a fenti alapvető egyenlethez, és megkapja:
P = F ×d / t
Észrevetted valami ismerősöt? Lineáris mozgással, távolság osztva idő a definíció sebesség (v), így a hatalmat úgy is kifejezhetjük, mint:
P = F(d/t) = F × v
Példa számításra: mosoda
Oké, ez nagyon sok elvont matematika volt, de engedje, hogy működjön most, hogy megoldja a mintaproblémát:
Szülei arra kérnek titeket, hogy szállítsanak 10 kilogrammnyi tiszta ruhát az emeleten. Ha általában 30 másodpercbe telik a lépcsőn való felmászás, és a lépcsők 3 méter magasak, akkor becsülje meg, mennyi energiát kell költenie ahhoz, hogy a ruhákat a lépcső aljától a tetejéig hordja.
A prompt alapján tudtuk, hogy az idő t 30 másodperc lesz, de nincs értékünk a munkához W. A becslés érdekében azonban egyszerűsíthetjük a forgatókönyvet. Ahelyett, hogy aggódna, hogy a ruhaneműt minden egyes lépésben fel- és előre mozgatja, feltételezzük, hogy egyszerűen egyenes vonalban emeli a kiindulási magasságtól. Most már használhatjuk a P = F × d / t a mechanikai erő kifejezése, de még meg kell határoznunk az érintett erőt.
A ruhanemű szállítása érdekében ellensúlyoznia kell a gravitációs erőt. Mivel a gravitációs erő F = mg lefelé, ugyanazt az erőt felfelé kell alkalmaznia. Vegye figyelembe, hogy g a gravitáció által okozott gyorsulás, amely a Földön 9,8 m / s2. Ezt szem előtt tartva létrehozhatjuk a szokásos teljesítményképlet kibővített változatát:
P = (m × g) (d / t)
Beilleszthetjük a tömeg, a gyorsulás, a távolság és az idő értékeinket:
P = (10 kg × 9,8 m / s2) (3 m / 30 s)
P = 9,08 watt
Tehát kb. 9,08 wattot kell költenie a ruhanemű szállításához.
Záró megjegyzés a komplexitásról
Megbeszélésünket meglehetősen egyértelmű forgatókönyvekre és viszonylag egyszerű matematikára korlátoztuk. A fejlett fizikában a mechanikus teljesítmény-egyenlet kifinomult formái számítások és hosszabb, bonyolultabb képletek használatát tehetik szükségessé, amelyek figyelembe veszik a többszörös erőket, az ívelt mozgást és más bonyolító tényezőket.
Ha részletesebb információra van szüksége, a HyperPhysics adatbázis, amelyet a Georgia State University üzemeltet, kiváló forrás.