MOC FIZYCZNA: WZORY, RODZAJE MOCY I PRZYKŁADY - FIZYCZNY - 2025

Siłą fizyczną odnosi się do ilości pracy (lub zużycia energii) na jednostkę czasu. Moc jest wielkością skalarną, której jednostką miary w Międzynarodowym Systemie Jednostek jest dżul na sekundę (J / s), znany jako wat na cześć Jamesa Watt.

Inną dość powszechną jednostką miary jest tradycyjna moc. W fizyce bada się różne rodzaje mocy: między innymi moc mechaniczną, moc akustyczną, kaloryczność. Ogólnie rzecz biorąc, istnieje intuicyjna koncepcja znaczenia potencji. Zwykle wiąże się to z większą mocą, większym zużyciem.

Zatem żarówka zużywa więcej energii elektrycznej, jeśli jej moc jest większa; To samo dotyczy suszarki do włosów, kaloryfera czy komputera osobistego.

Z tego powodu konieczne jest pełne zrozumienie jego znaczenia, różnych rodzajów istniejących mocy i zrozumienia, w jaki sposób jest obliczana i jakie są relacje między jej najbardziej powszechnymi jednostkami miary.

Formuły

Z definicji, aby obliczyć pobraną lub dostarczoną moc w przedziale czasu, stosuje się następujące wyrażenie:

P = W / t

W tym wyrażeniu P to potęga, W to praca, a t to czas.

Jeśli chcesz obliczyć moc chwilową, użyj następującego wzoru:

W tym wzorze ∆t jest przyrostem czasu, F jest siłą, a v jest prędkością.

Jednostki

Wyjątkowość mocy w Międzynarodowym Układzie Jednostek to dżul na sekundę (J / s), znany jako wat (W). W niektórych kontekstach dość często używa się innych jednostek, takich jak między innymi kilowat (kW), konie mechaniczne (CV).

Oczywiście kilowat to 1000 watów. Ze swojej strony równoważność między mocą i watami jest następująca:

1 CV = 745,35 W.

Inną jednostką mocy, choć jej użycie jest znacznie mniej powszechne, jest erg na sekundę (erg / s), co odpowiada ^10-7 W.

Ważne jest, aby odróżnić kilowat od kilowatogodziny (kWh), ponieważ ta ostatnia jest jednostką energii lub pracy, a nie mocy.

Rodzaje mocy

Wśród różnych typów mocy, które istnieją, niektóre z najważniejszych to te, które zostaną omówione poniżej.

Moc mechaniczna

Moc mechaniczną wywieraną na sztywne ciało stałe uzyskuje się przez wytworzenie iloczynu między całkowitą wypadkową przyłożoną siłą a prędkością przenoszoną na to ciało.

P = F ∙ v

Wyrażenie to jest równoważne wyrażeniu: P = W / t i faktycznie jest z niego uzyskiwane.

W przypadku, gdy występuje również ruch obrotowy sztywnej bryły, a zatem siły na nią działające modyfikują jej prędkość kątową, powodując przyspieszenie kątowe, wynika z tego, że:

P = F ∙ v + M ∙ ω

W tym wyrażeniu M jest momentem wynikającym z przyłożonych sił, a ω jest prędkością kątową ciała.

Energia elektryczna

Moc elektryczna dostarczana lub pobierana przez komponent elektryczny jest wynikiem podzielenia ilości energii elektrycznej dostarczonej lub pochłoniętej przez ten komponent i spędzonego na niej czasu. Oblicza się go na podstawie następującego wyrażenia:

P = V ∙ I

W tym równaniu V jest różnicą potencjałów na składniku, a I natężeniem prądu elektrycznego, który przez niego przepływa.

W szczególnym przypadku, gdy element jest oporem elektrycznym, do obliczenia mocy można użyć następujących wyrażeń: P = R ∙ I ² = V ² / R, gdzie R jest wartością rezystancji elektrycznej danego elementu.

Moc grzewcza

Moc kaloryczną komponentu definiuje się jako ilość energii rozproszonej lub uwolnionej jako ciepło przez ten komponent w jednostce czasu. Oblicza się go na podstawie następującego wyrażenia:

P = E / t

W tym wyrażeniu E jest energią uwalnianą w postaci ciepła.

Moc dźwięku

Moc akustyczną definiuje się jako energię przenoszoną przez falę dźwiękową w jednostce czasu przez określoną powierzchnię.

W ten sposób moc akustyczna zależy zarówno od natężenia fali dźwiękowej, jak i powierzchni, przez którą ta fala przechodzi, i jest obliczana za pomocą następującej całki:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S.

W tej całce Ps jest mocą akustyczną fali, Is jest natężeniem dźwięku fali, a dS jest różnicą powierzchni, którą pokonuje fala.

Moc znamionowa i moc rzeczywista

Moc nominalna to maksymalna moc, jakiej maszyna lub silnik wymaga lub może zaoferować w normalnych warunkach użytkowania; to znaczy maksymalna moc, jaką maszyna lub silnik może obsługiwać lub oferować.

Termin nominalny jest używany, ponieważ ta moc w ogólności jest używana do scharakteryzowania maszyny, aby ją nazwać.

Z drugiej strony, rzeczywista lub użyteczna moc - to znaczy moc faktycznie wykorzystywana, generowana lub wykorzystywana przez maszynę lub silnik - jest zasadniczo różna od nominalnej i jest zwykle niższa.

Przykłady

Pierwszy przykład

Chcesz podnieść fortepian o wadze 100 kg na siódme piętro, które znajduje się na wysokości 20 metrów. Dźwig potrzebuje 4 sekund, aby podnieść fortepian. Oblicz moc dźwigu.

Rozwiązanie

Aby obliczyć moc, używa się następującego wyrażenia:

P = W / t

Jednak przede wszystkim należy obliczyć pracę wykonaną przez dźwig.

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

Dlatego moc żurawia będzie wynosić:

P = 19 600/4 = 4900 W.

Drugi przykład

Oblicz moc rozpraszaną przez rezystor 10 Ω, jeśli prąd wynosi 10 A.

Rozwiązanie

W takim przypadku konieczne jest obliczenie mocy elektrycznej, dla której stosuje się następujący wzór:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W.

Bibliografia

1. Resnik, Halliday i Krane (2002). Fizyka Tom 1. Cecsa.
2. Moc (fizyczna). (nd). W Wikipedii. Pobrane 3 maja 2018 r. Z es.wikipedia.org.
3. Moc (fizyka). (nd). W Wikipedii. Pobrane 3 maja 2018 r. Z en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert i Halliday, David (2004). Fizyka 4. CECSA, Meksyk.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Fizyka dla naukowców i inżynierów (wydanie 6). Brooks / Cole.