Physikalische Kraft Formeln und Einheiten, Arten von Macht (mit Beispielen)



Die physikalische Kraft es bezieht sich auf die Menge der geleisteten Arbeit (oder der verbrauchten Energie) in einer Zeiteinheit. Die Macht ist eine skalare Größe, die ihre Maßeinheit im Internationalen Einheitensystem Juli pro Sekunde (J / s) ist, bekannt als Watt zu Ehren von James Watt.

Eine andere ziemlich übliche Maßeinheit ist das traditionelle Dampfpferd. In der Physik werden verschiedene Arten von Kraft untersucht: mechanische Kraft, Schallleistung, Wärmeleistung, unter anderem. Im Allgemeinen gibt es eine intuitive Vorstellung von der Bedeutung von Macht. Es ist in der Regel mit größerer Macht verbunden, mehr Verbrauch.

Daher verbraucht eine Glühbirne mehr elektrische Energie, wenn ihre Leistung größer ist; Das gleiche passiert mit einem Haartrockner, einem Heizkörper oder einem PC.

Daher ist es notwendig, seine Bedeutung zu verstehen, die verschiedenen Arten von Befugnissen, die existieren und zu verstehen, wie es berechnet wird und welche Beziehungen zwischen den am häufigsten verwendeten Maßeinheiten bestehen.

Index

  • 1 Formeln
  • 2 Einheiten
  • 3 Energiearten
    • 3.1 mechanische Kraft
    • 3.2 Elektrische Energie
    • 3.3 Wärmekraft
    • 3.4 Schallleistung
    • 3.5 Nennleistung und Wirkleistung
  • 4 Beispiele
    • 4.1 Erstes Beispiel
    • 4.2 Zweites Beispiel
  • 5 Referenzen

Formeln

Zur Berechnung der in einem Zeitintervall verbrauchten oder gelieferten Energie wird per Definition folgender Ausdruck verwendet:

P = W / t

In diesem Ausdruck ist P die Kraft, W ist die Arbeit und t ist die Zeit.

Wenn Sie die momentane Leistung berechnen möchten, sollten Sie die folgende Formel verwenden:

In dieser Formel ist Δt das Inkrement der Zeit, F ist die Kraft und v ist die Geschwindigkeit.

Einheiten

Die Einzigartigkeit der Macht im Internationalen Einheitensystem ist Juli pro Sekunde (J / s), bekannt als Watt (W). In bestimmten Kontexten ist es auch üblich, andere Einheiten wie Kilowatt (kW), Pferdestärke (CV) und andere zu verwenden.

Offensichtlich entspricht das Kilowatt 1000 Watt. Auf der anderen Seite ist die Äquivalenz zwischen dem Dampfpferd und dem Watt die folgende:

1 CV = 745,35 W

Eine andere Energieeinheit, obwohl ihre Verwendung viel weniger üblich ist, ist das Ergium pro Sekunde (erg / s), was 10 entspricht-7 W.

Es ist wichtig, das Kilowatt von der Kilowattstunde (kWh) zu unterscheiden, da letzteres eine Einheit von Energie oder Arbeit und nicht Leistung ist.

Energiearten

Unter den verschiedenen Arten von Macht, die existieren, sind einige der wichtigsten diejenigen, die als nächstes studiert werden.

Mechanische Kraft

Die mechanische Kraft, die auf einen starren Körper ausgeübt wird, wird erhalten, indem das Produkt zwischen der gesamten erzeugten resultierenden Kraft und der auf diesen Körper übertragenen Geschwindigkeit bewirkt wird.

P = F ∙ v

Dieser Ausdruck entspricht dem Ausdruck: P = W / t, und tatsächlich wird er daraus erhalten.

Für den Fall, dass es auch eine Rotationsbewegung des starren Körpers gibt und die auf ihn ausgeübten Kräfte daher seine Winkelgeschwindigkeit ändern, was zu einer Winkelbeschleunigung führt, muss er:

P = F ∙ v + M ∙ ω

In diesem Ausdruck ist M das resultierende Moment der angewandten Kräfte und ω ist die Winkelgeschwindigkeit des Körpers.

Elektrische Energie

Die elektrische Energie, die von einer elektrischen Komponente geliefert oder verbraucht wird, ist das Ergebnis der Aufteilung der Menge an elektrischer Energie, die von dieser Komponente geliefert oder absorbiert wird, und der Zeit, die in ihr verbracht wird. Es wird aus dem folgenden Ausdruck berechnet:

P = V ∙ I

In dieser Gleichung ist V die Potentialdifferenz durch die Komponente und I ist der Strom des elektrischen Stroms, der durch sie hindurchgeht.

In dem speziellen Fall, dass die Komponente ein elektrischer Widerstand ist, können die folgenden Ausdrücke verwendet werden, um die Leistung zu berechnen: P = R ∙ I2 = V2 / R, wobei R der Wert des elektrischen Widerstandes der betreffenden Komponente ist.

Wärmekraft

Die kalorische Leistung einer Komponente ist definiert als die Menge an Energie, die von der Komponente in einer Zeiteinheit in Form von Wärme abgegeben oder abgegeben wird. Es wird aus dem folgenden Ausdruck berechnet:

P = E / t

In diesem Ausdruck ist E die in Form von Wärme freigesetzte Energie.

Schallleistung

Die Schallleistung ist definiert als die Energie, die von einer Schallwelle in einer Zeiteinheit durch eine bestimmte Oberfläche transportiert wird.

Somit hängt die Schallleistung sowohl von der Intensität der Schallwelle als auch von der von dieser Welle durchlaufenen Fläche ab und wird mit Hilfe des folgenden Integrals berechnet:

PS = ⌠S IchS ∙ d S

In diesem Integral Ps ist die Schallleistung der Welle, Is ist die Schallintensität der Welle, und dS ist das Differential der Oberfläche durchquert von der Welle.

Nennleistung und Wirkleistung

Nennleistung ist die maximale Leistung, die eine Maschine oder ein Motor unter normalen Einsatzbedingungen benötigt oder bieten kann; das heißt, die maximale Leistung, die die Maschine oder der Motor unterstützen oder anbieten kann.

Der nominale Ausdruck wird verwendet, weil diese Leistung allgemein dazu verwendet wird, die Maschine zu charakterisieren, um sie zu benennen.

Auf der anderen Seite unterscheidet sich die tatsächliche oder nutzbare Leistung, dh die tatsächlich verwendete Kraft, die die Maschine oder den Motor erzeugt oder verwendet, im Allgemeinen von der Nennleistung, die normalerweise niedriger ist.

Beispiele

Erstes Beispiel

Sie möchten ein 100-kg-Piano mit einem Kran in einen siebten Stock in einer Höhe von 20 Metern heben. Der Kran braucht 4 Sekunden, um das Klavier anzuheben. Berechnen Sie die Leistung des Krans.

Lösung

Um die Stärke zu berechnen, wird der folgende Ausdruck verwendet:

P = W / t

In erster Linie ist es jedoch notwendig, die Arbeit des Krans zu berechnen.

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

Daher wird die Kraft des Krans sein:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Zweites Beispiel

Berechnen Sie die Verlustleistung eines 10-Ω-Widerstands mit einem Strom von 10 A.

Lösung

In diesem Fall ist es notwendig, die elektrische Leistung zu berechnen, für die die folgende Formel verwendet wird:

P = R ∙ I2 = 10 ∙ 102 = 1000 W

Referenzen

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002).Physik Band 1. Cecsa.
  2. Macht (physisch). (n. d.) In Wikipedia. Abgerufen am 3. Mai 2018 von es.wikipedia.org.
  3. Macht (Physik). (n. d.) In Wikipedia. Abgerufen am 3. Mai 2018 von en.wikipedia.org.
  4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004).4. Physik. CECSA, Mexiko.
  5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Physik für Wissenschaftler und Ingenieure (6. Auflage). Brooks / Cole.