Fysiske kraftformler og -enheter, krafttyper (med eksempler)



den fysisk kraft det refererer til hvor mye arbeid som utføres (eller energiforbruk) av en tidsenhet. Kraften er en skalar mengde, som sin måleenhet i det internasjonale system av enheter i juli per sekund (J / s), kjent som Watt til ære for James Watt.

En annen ganske vanlig måleenhet er den tradisjonelle damphesten. I fysikk studeres ulike typer makt: mekanisk kraft, lydkraft, kalorifag, blant andre. Generelt er det en intuitiv ide om kraftens betydning. Det er vanligvis forbundet med større kraft, større forbruk. 

Således bruker en lyspære mer elektrisk energi hvis kraften er større; det samme skjer med en hårføner, en radiator eller en personlig datamaskin.

Derfor er det nødvendig å forstå sin betydning, de forskjellige typer krefter som eksisterer og forstå hvordan det beregnes og hva er forholdet mellom de vanligste måleenhetene.

index

  • 1 formler
  • 2 enheter
  • 3 strømtyper
    • 3.1 Mekanisk kraft
    • 3.2 Elektrisk kraft
    • 3.3 Varmekraft
    • 3.4 Lydkraft
    • 3.5 Nominell effekt og ekte effekt
  • 4 eksempler
    • 4.1 Første eksempel
    • 4.2 andre eksempel
  • 5 referanser

formler

Per definisjon, for å beregne strømforbruket eller tilført i et tidsintervall, brukes følgende uttrykk:

P = W / t

I dette uttrykket P er kraften, W er arbeidet og t er tiden.

Hvis du vil beregne den øyeblikkelige kraften, bør du bruke følgende formel:

I denne formelen er Δt økningen av tid, F er kraften og v er hastigheten.

enheter

Den unike kraften i det internasjonale system av enheter er juli per sekund (J / s), kjent som watt (W). Det er også ganske vanlig i visse sammenhenger å bruke andre enheter som kilowatt (kW), hestekrefter (CV), blant andre.

Det er åpenbart at kilowattet tilsvarer 1000 watt. På den annen side er ekvivalensen mellom damphesten og watt følgende:

1 CV = 745,35 W

En annen kraftenhet, selv om bruken er mye mindre vanlig, er ergium per sekund (erg / s), som tilsvarer 10-7 W.

Det er viktig å skille mellom kilowatt fra kilowatttimme (kWh), siden sistnevnte er en enhet for energi eller arbeid og ikke strøm.

Krafttyper

Blant de forskjellige typer makt som eksisterer, er noen av de viktigste de som skal studeres neste.

Mekanisk kraft

Den mekaniske kraften som utøves på et stivt faststoff oppnås ved å gjøre produktet mellom den totale resulterende kraft påført og hastigheten overført til legemet..

P = F ∙ v

Dette uttrykket er ekvivalent med uttrykket: P = W / t, og faktisk er det hentet fra det.

I tilfelle at det også er en rotasjonsbevegelse av det stive faststoffet og at de krefter som utøves på den, modifiserer sin vinkelhastighet som gir opphav til en vinkelakselerasjon, må den:

P = F ∙ v + M ∙ ω

I dette uttrykket er M det resulterende øyeblikket av de påførte krefter og ω er kroppens vinkelhastighet.

Elektrisk kraft

Strømforsyningen som leveres eller forbrukes av en elektrisk komponent, er resultatet av å dele mengden elektrisk energi levert eller absorbert av den komponenten og tiden brukt på den. Det beregnes ut fra følgende uttrykk:

P = V ∙ I

I denne ligningen er V den potensielle forskjellen gjennom komponenten, og jeg er strømmen av elektrisk strøm som krysser den.

I det spesielle tilfellet at komponenten er en elektrisk motstand, kan følgende uttrykk brukes til å beregne effekten: P = R ∙ I2 = V2 / R, hvor R er verdien av den elektriske motstanden til komponenten i spørsmålet.

Varmekraft

En komponents kaloriekraft er definert som mengden energi som blir spaltet eller frigjort i form av varme ved nevnte komponent i en tidsenhet. Det beregnes ut fra følgende uttrykk: 

P = E / t

I uttrykket E er energien utgitt i form av varme.

Lydkraft

Lyden er definert som energien som transporteres av en lydbølge i en tidsenhet gjennom en bestemt overflate.

Således avhenger lyden både på intensiteten av lydbølgen og på overflaten som krysse av bølgen, og beregnes ved hjelp av følgende integral:

PS = ⌠S  jegS ∙ d S

I denne integralen er lydens bølge, Is er lydens intensitet i bølgen, og dS er differensialet av overflaten krysset av bølgen.

Nominell kraft og ekte kraft

Nominell effekt er den maksimale effekten som en maskin eller en motor trenger eller kan tilby under normale bruksforhold; det vil si den maksimale kraften som maskinen eller motoren kan støtte eller tilby.

Den nominelle termen brukes fordi den kraften generelt brukes til å karakterisere maskinen for å nevne den.

På den annen side er den virkelige eller nyttige kraften - det er den kraften som faktisk brukes, genererer eller bruker maskinen eller motoren - er generelt forskjellig fra den nominelle kraften, som vanligvis er mindre.

eksempler

Første eksempel

Du vil heve et 100 kg piano med en kran til en syvende etasje som ligger i en høyde på 20 meter. Kranen tar 4 sekunder å klatre på pianoet. Beregn kraften til kranen.

oppløsning

For å beregne effekten, brukes følgende uttrykk:

P = W / t

Men i første omgang er det nødvendig å beregne arbeidet som utføres av kranen.

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

Kranens kraft vil derfor være:

P = 19 600/4 = 4900 W

Andre eksempel

Beregn strømmen som er spalt av en 10 Ω motstand, krysses av en strøm på 10 A.

oppløsning

I dette tilfellet er det nødvendig å beregne den elektriske kraften, for hvilken følgende formel brukes:

P = R ∙ I2 = 10 ∙ 102 = 1000 W 

referanser

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysikk Volum 1. Cecsa.
  2. Kraft (fysisk). (N.d.). På Wikipedia. Hentet 3. mai 2018, fra es.wikipedia.org.
  3. Kraft (fysikk). (N.d.). På Wikipedia. Hentet 3. mai 2018, fra en.wikipedia.org.
  4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4. Fysikk. CECSA, Mexico.
  5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fysikk for forskere og ingeniører (6. utgave). Brooks / Cole.