FYSISK KRAFT: FORMLER, TYPER AF MAGT OG EKSEMPLER - FYSISK - 2025

Den fysiske kraft refererer til mængden af ​​arbejde (eller energiforbrug) pr. Enhedstid. Kraft er en skalær styrke, hvis måleenhed i det internationale system af enheder er joule per sekund (J / s), kendt som watt til ære for James Watt.

En anden forholdsvis almindelig måleenhed er den traditionelle hestekræft. I fysik studeres forskellige typer magt: mekanisk kraft, lydstyrke, brændkraft, blandt andre. Generelt er der en intuitiv idé om betydningen af ​​styrke. Det er normalt forbundet med større magt, større forbrug.

Således bruger en pære mere elektrisk energi, hvis dens styrke er større; Det samme gælder en hårtørrer, en radiator eller en personlig computer.

Af denne grund er det nødvendigt fuldt ud at forstå dens betydning, de forskellige typer kræfter, der findes, og forstå, hvordan det beregnes, og hvilke forhold der er mellem dets mest almindelige måleenheder.

formler

For at beregne den strømforbrug, der leveres eller leveres i et tidsinterval, anvendes pr. Definition følgende udtryk:

P = W / t

I dette udtryk er P magt, W er arbejde og t er tid.

Hvis det, du ønsker, er at beregne den øjeblikkelige effekt, skal du bruge følgende formel:

I denne formel er thet inkrementet af tid, F er kraften, og v er hastigheden.

Enheder

Det unikke ved magten i det internationale system af enheder er joule per sekund (J / s), kendt som watt (W). Det er også meget almindeligt i visse sammenhænge at bruge andre enheder såsom kilowatt (kW), hestekræfter (CV), blandt andre.

Naturligvis er kilowattet lig med 1000 watt. Tilsvarende er ækvivalensen mellem hestekræfter og watt som følger:

1 CV = 745,35 W

En anden strømmenhed, selvom dens anvendelse er meget mindre almindelig, er erg per sekund (erg / s), hvilket svarer til ^10-7 W.

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

Strømtyper

Blandt de forskellige typer magt, der findes, er nogle af de vigtigste dem, der vil blive undersøgt nedenfor.

Mekanisk kraft

Den mekaniske kraft, der udøves på et stift fast stof, opnås ved at gøre produktet mellem den samlede resulterende kraft, der påføres, og den hastighed, der overføres til dette legeme.

P = F ∙ v

Dette udtryk er ækvivalent med udtrykket: P = W / t, og faktisk opnås det fra det.

I tilfælde af at der desuden er en roterende bevægelse af det stive faste stof, og at kræfterne, der udøves på det, derfor ændrer dens vinkelhastighed og giver anledning til en vinkelacceleration, er vi nødt til at:

P = F ∙ v + M ∙ ω

I dette udtryk er M det øjeblik, der er resultatet af de påførte kræfter, og ω er kroppens vinkelhastighed.

Elektrisk strøm

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

P = V ∙ I

I denne ligning er V den potentielle forskel på tværs af komponenten, og I er intensiteten af ​​den elektriske strøm, der passerer gennem den.

I det særlige tilfælde, hvor komponenten er en elektrisk modstand, kan følgende udtryk bruges til at beregne effekten: P = R ∙ I ² = V ² / R, hvor R er værdien af ​​den elektriske modstand for den pågældende komponent.

Varmekraft

En brændselseffekt af en komponent defineres som mængden af ​​energi, der spredes eller frigøres som varme af nævnte komponent i en tidsenhed. Det beregnes ud fra følgende udtryk:

P = E / t

I dette udtryk er E energien frigivet i form af varme.

Lydstyrke

Lydstyrke defineres som den energi, der transporteres af en lydbølge i en tidsenhed gennem en bestemt overflade.

På denne måde afhænger lydstyrken både af lydbølgens intensitet og overfladen, der krydses af bølgen, og beregnes ved hjælp af følgende integral:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

I denne integrerede Ps er bølgens lydstyrke, Is er bølgens lydintensitet, og dS er overfladeforskellen, som krydses af bølgen.

Nominel effekt og reel kraft

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

Det nominelle udtryk bruges, fordi denne magt generelt bruges til at karakterisere maskinen for at navngive den.

For den del er den reelle eller nyttige effekt - det er, den effekt, der faktisk bruges, genereres eller bruges af maskinen eller motoren - er generelt forskellig fra den nominelle, og den er normalt mindre.

eksempler

Første eksempel

Du ønsker at kran et 100 kg klaver til en syvende etage, der er i en højde af 20 meter. Kranen tager 4 sekunder at hæve klaveret. Beregn kraften på kranen.

Løsning

For at beregne effekten bruges følgende udtryk:

P = W / t

Først og fremmest 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 kraften i kranen være:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Andet eksempel

Beregn effekten spredt med en modstand på 10 if hvis en strøm på 10 A.

Løsning

I dette tilfælde er det nødvendigt at beregne den elektriske strøm, som følgende formel bruges til:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

Referencer

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