Fysiske kraftformler og -enheder, strømtyper (med eksempler)



den fysisk kraft det refererer til mængden af ​​udført arbejde (eller energi forbruges) af en tidsenhed. Kraften er en skalær mængde, der er dens måleenhed i det internationale system af enheder i juli pr. Sekund (J / s), kendt som Watt til ære for James Watt.

En anden ret almindelig måleenhed er den traditionelle damphest. I fysikken studeres forskellige typer magt: Mekanisk kraft, lydkraft, brændkraft, blandt andre. Generelt er der en intuitiv ide om magtens betydning. Det er normalt forbundet med større strøm, større forbrug. 

Således forbruger en lyspære mere elektrisk energi, hvis strømmen er større; det samme sker med en hårtørrer, en radiator eller en personlig computer.

Derfor er det nødvendigt at forstå dets betydning, de forskellige typer kræfter, der eksisterer og forstå, hvordan det beregnes, og hvad er forholdet mellem dets mest almindelige måleenheder.

indeks

  • 1 formler
  • 2 enheder
  • 3 strømtyper
    • 3.1 Mekanisk effekt
    • 3.2 Elkraft
    • 3.3 Varmekraft
    • 3.4 Lydeffekt
    • 3,5 Nominel effekt og reel effekt
  • 4 eksempler
    • 4.1 Første eksempel
    • 4.2 andet eksempel
  • 5 referencer

formler

Ved definition til beregning af strømforbruget eller leveret i et tidsinterval anvendes følgende udtryk:

P = W / t

I dette udtryk er P kraften, W er arbejdet, og t er tiden.

Hvis du vil beregne den øjeblikkelige effekt, skal du bruge følgende formel:

I denne formel er Δt stigningen af ​​tid, F er kraften og v er hastigheden.

enheder

Den unikke magt i det internationale system af enheder er juli pr. Sekund (J / s), kendt som watt (W). Det er også ret almindeligt i visse sammenhænge at bruge andre enheder som kilowatt (kW), hestekræfter (CV), blandt andre.

Det er klart, at kilowatt svarer til 1000 watt. På den anden side er ækvivalensen mellem dampens hest og watt følgende:

1 CV = 745,35 W

En anden kraftenhed, selvom dens anvendelse er meget mindre almindelig, er ergum pr. Sekund (erg / s), hvilket svarer til 10-7 W.

Det er vigtigt at skelne kilowatt fra kilowatt-timen (kWh), da sidstnævnte er en enhed for energi eller arbejde og ikke strøm.

Strømstyper

Blandt de forskellige former for magt, der findes, er nogle af de vigtigste de, der vil blive studeret næste.

Mekanisk kraft

Den mekaniske effekt, der udøves på et stift faststof, opnås ved at bevirke produktet mellem den samlede resulterende kraft påført og hastigheden overført til legemet..

P = F ∙ v

Dette udtryk svarer til udtrykket: P = W / t, og det er faktisk opnået fra det.

I tilfælde af at der også er en rotationsbevægelse af det stive faststof, og at de kræfter, der udøves på den, derfor ændrer sin vinkelhastighed, der giver anledning til en vinkelacceleration, skal den:

P = F ∙ v + M ∙ ω

I dette udtryk er M det resulterende øjeblik for de påførte kræfter, og ω er kroppens vinkelhastighed.

Elkraft

Den elektriske strøm, der leveres eller forbruges af en elektrisk komponent, er resultatet af at dividere mængden af ​​elektrisk energi, der leveres eller absorberes af den komponent, og den tid, der bruges på den. Det beregnes ud fra følgende udtryk:

P = V ∙ I

I denne ligning er V den potentielle forskel gennem komponenten, og jeg er strømmen af ​​elektrisk strøm, der krydser den.

I det særlige tilfælde, hvor komponenten er en elektrisk modstand, kan følgende udtryk anvendes til at beregne effekten: P = R ∙ I2 = V2 / R, hvor R er værdien af ​​den pågældende komponents elektriske modstand.

Varmekraft

En komponents brændværdier er defineret som mængden af ​​energi, der afgives eller frigives i form af varme af komponenten i en tidsenhed. Det beregnes ud fra følgende udtryk: 

P = E / t

I udtrykket E er energien frigivet i form af varme.

Lydkraft

Lyden er defineret som den energi, der transporteres af en lydbølge i en tidsenhed gennem en bestemt overflade.

Således afhænger lydstyrken både af lydbølgens intensitet og på overfladen, der krydses af bølgen, og beregnes ved hjælp af følgende integral:

PS = ⌠S  jegS ∙ d S

I denne integral er Ps lydens bølge, Is er lydens intensitet, og dS er differencen af ​​overfladen krydset af bølgen.

Nominel effekt og reel effekt

Nominel effekt er den maksimale effekt, som en maskine eller en motor har brug for eller kan tilbyde under normale brugsbetingelser; det vil sige den maksimale effekt, som maskinen eller motoren kan understøtte eller tilbyde.

Den nominelle term er brugt, fordi denne effekt generelt bruges til at karakterisere maskinen, for at nævne den.

På den anden side er den virkelige eller nyttige kraft - det er den kraft, der rent faktisk anvendes, genereret eller brugt af maskinen eller motoren - generelt forskellig fra den nominelle, som normalt er lavere.

eksempler

Første eksempel

Du vil rejse et 100 kg klaver med en kran til en syvende etage, der ligger i en højde på 20 meter. Kranen tager 4 sekunder at klatre på klaveret. Beregn kranens kraft.

opløsning

For at beregne effekten anvendes følgende udtryk:

P = W / t

Men i første omgang er det nødvendigt at beregne det arbejde, der udføres af kranen.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19 600 N

Derfor vil kranens kraft være:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Andet eksempel

Beregn den effekt, der afledes af en 10 Ω modstand, krydses af en strøm på 10 A.

opløsning

I dette tilfælde er det nødvendigt at beregne den elektriske effekt, for hvilken følgende formel anvendes:

P = R ∙ I2 = 10 ∙ 102 = 1000 W 

referencer

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volumen 1. Cecsa.
  2. Kraft (fysisk). (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 3. maj 2018, fra es.wikipedia.org.
  3. Kraft (fysik). (N.D.). I Wikipedia. Hentet den 3. maj 2018, fra en.wikipedia.org.
  4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4. fysik. CECSA, Mexico.
  5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fysik for forskere og ingeniører (6. udgave). Brooks / Cole.