FYZICKÁ SÍLA: VZORCE, TYPY ENERGIE A PŘÍKLADY - FYZICKÝ - 2025

Tělesné síla se vztahuje na množství práce (nebo spotřeby energie) za jednotku času. Moc je skalární velikost, její měrnou jednotkou v mezinárodním systému jednotek je joule za sekundu (J / s), známý jako watt na počest Jamese Watta.

Další poměrně běžnou měrnou jednotkou je tradiční výkon. Ve fyzice jsou studovány různé typy energie: mechanická síla, zvuková energie, kalorická energie, mimo jiné. Obecně existuje intuitivní představa o smyslu potence. To je obvykle spojeno s větším výkonem, větší spotřebou.

Žárovka tedy spotřebovává více elektrické energie, pokud je její energie větší; Totéž platí pro vysoušeč vlasů, radiátor nebo osobní počítač.

Z tohoto důvodu je nutné plně porozumět jeho významu, různým typům sil, které existují, a pochopit, jak se počítá a jaké jsou vztahy mezi jeho nejběžnějšími měrnými jednotkami.

Vzorce

Podle definice se pro výpočet energie spotřebované nebo dodávané v časovém intervalu používá následující výraz:

P = W / t

V tomto výrazu P je síla, W je práce at je čas.

Pokud chcete vypočítat okamžitý výkon, měli byste použít následující vzorec:

V tomto vzorci ∆t je přírůstek času, F je síla a v je rychlost.

Jednotky

Jedinečnost moci v mezinárodním systému jednotek je joul za sekundu (J / s), známý jako watt (W). V některých kontextech je také běžné používat jiné jednotky, jako je kilowatt (kW), výkon (CV).

Kilowatt se samozřejmě rovná 1000 wattům. Rovněž ekvivalence mezi koňskou silou a wattem je následující:

1 CV = 745,35 W

Další jednotkou energie, i když její použití je mnohem méně běžné, je erg za sekundu (erg / s), což odpovídá 10 ^-7 W.

Je důležité odlišit kilowatthodinu od kilowatthodiny (kWh), protože posledně jmenovaná je jednotka energie nebo práce a ne energie.

Typy napájení

Mezi různými typy moci, které existují, patří mezi nejdůležitější ty, které se budou zkoumat níže.

Mechanická síla

Mechanická síla vyvíjená na tuhou pevnou látku se získá vytvořením produktu mezi celkovou výslednou silou aplikovanou a rychlostí přenášenou na toto těleso.

P = F ∙ v

Tento výraz je ekvivalentní výrazu: P = W / t, a ve skutečnosti je z něj získán.

V případě, že navíc dojde k rotačnímu pohybu tuhé pevné látky a že tedy síly, které na ni působí, změní svou úhlovou rychlost, což způsobí úhlové zrychlení, musíme:

P = F ∙ v + M ∙ ω

V tomto výrazu M je okamžik vyplývající z aplikovaných sil a co je úhlová rychlost těla.

Elektrická energie

Elektrická energie dodávaná nebo spotřebovaná elektrickou součástí je výsledkem dělení množství elektrické energie dodané nebo absorbované uvedenou komponentou a času stráveného na ní. Vypočítá se z následujícího výrazu:

P = V ∙ I

V této rovnici V je potenciální rozdíl napříč komponentou a I je intenzita elektrického proudu, který jím prochází.

V konkrétním případě, kdy je součástí elektrický odpor, lze pro výpočet výkonu použít následující výrazy: P = R ∙ I ² = V ² / R, kde R je hodnota elektrického odporu dané složky.

Topný výkon

Kalorická síla složky je definována jako množství energie rozptýlené nebo uvolněné jako teplo uvedenou složkou za jednotku času. Vypočítá se z následujícího výrazu:

P = E / t

V tomto výrazu E je energie uvolňovaná ve formě tepla.

Zvuková síla

Zvukový výkon je definován jako energie přenášená zvukovou vlnou za jednotku času přes určitý povrch.

Tímto způsobem závisí zvukový výkon jak na intenzitě zvukové vlny, tak na povrchu procházející uvedenou vlnou, a vypočítává se pomocí následujícího integrálu:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

V tomto integrálu Ps je zvukový výkon vlny, Is je intenzita zvuku vlny a dS je povrchový diferenciál procházející vlnou.

Jmenovitý výkon a skutečný výkon

Jmenovitý výkon je maximální výkon, který stroj nebo motor potřebuje nebo může nabídnout za normálních podmínek použití; to znamená maximální výkon, který může stroj nebo motor podporovat nebo nabízet.

Jmenovitý termín se používá, protože tato moc se obecně používá k charakterizaci stroje, k jeho pojmenování.

Skutečný nebo užitečný výkon - to znamená, že energie, která je skutečně používána, generována nebo využívána strojem nebo motorem - se obvykle liší od jmenovité hodnoty, obvykle je menší.

Příklady

První příklad

Chcete jeřáb piano o hmotnosti 100 kg umístit do sedmého patra, které je ve výšce 20 metrů. Zvedání jeřábu trvá 4 sekundy. Vypočítejte sílu jeřábu.

Řešení

Pro výpočet síly se používá následující výraz:

P = W / t

Nejprve je však nutné vypočítat práci, kterou jeřáb provádí.

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

Proto bude výkon jeřábu:

P = 19 600/4 = 4900 W

Druhý příklad

Vypočtěte výkon rozptýlený odporem 10 Ω, pokud je proud 10 A.

Řešení

V tomto případě je nutné vypočítat elektrickou energii, pro kterou se používá následující vzorec:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

Reference

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fyzika svazek 1. Cecsa.
2. Výkon (fyzický). (nd). Na Wikipedii. Citováno z 3. května 2018, z es.wikipedia.org.
3. Síla (fyzika). (nd). Na Wikipedii. Citováno z 3. května 2018, z en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Fyzika 4. CECSA, Mexiko.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Fyzika pro vědce a inženýry (6. vydání). Brooks / Cole.