Fysiska kraftformler och -enheter, krafttyper (med exempel)



den fysisk kraft Det hänvisar till hur mycket arbete som utförs (eller energiförbrukat) av en tidsenhet. Kraften är en skalär mängd, som är dess måttenhet i det internationella systemet av enheter i juli per sekund (J / s), känd som Watt till ära av James Watt.

En annan ganska vanlig måttenhet är den traditionella ånghästen. I fysiken studeras olika typer av makt: mekanisk kraft, ljudkraft, värmekraft, bland annat. I allmänhet finns det en intuitiv idé om betydelsen av makt. Det är vanligtvis förknippat med större kraft, större konsumtion. 

Således förbrukar en glödlampa mer elektrisk energi om dess kraft är större; detsamma händer med en hårtork, en radiator eller en persondator.

Därför är det nödvändigt att förstå dess mening, de olika typerna av befogenheter som finns och förstå hur det beräknas och vilka är relationerna mellan de vanligaste måttenheterna.

index

  • 1 Formler
  • 2 enheter
  • 3 strömtyper
    • 3.1 Mekanisk kraft
    • 3.2 Elkraft
    • 3.3 Värmeffekt
    • 3.4 Ljudeffekt
    • 3.5 Nominell effekt och verklig effekt
  • 4 exempel
    • 4.1 Första exemplet
    • 4.2 Andra exemplet
  • 5 referenser

formler

Enligt definition, för att beräkna strömförbrukningen som konsumeras eller levereras i ett tidsintervall används följande uttryck:

P = W / t

I detta uttryck är P kraften, W är arbetet och t är tiden.

Om du vill beräkna den momentana effekten bör du använda följande formel:

I denna formel är Δt ökningen av tid, F är kraften och v är hastigheten.

enheter

Den unika kraften i det internationella systemet för enheter är juli per sekund (J / s), känd som watt (W). Det är också ganska vanligt i vissa sammanhang att använda andra enheter som kilowatt (kW), hästkraft (CV), bland annat.

Självklart motsvarar kilowatt 1000 watt. Å andra sidan är ekvivalensen mellan ånghäst och watt följande:

1 CV = 745,35 W

En annan kraftenhet, även om användningen är mindre vanligt, är ergium per sekund (erg / s), vilket motsvarar 10-7 W.

Det är viktigt att skilja kilowatt från kilowatttimme (kWh), eftersom den senare är en energi- eller arbetsenhet och inte kraft.

Krafttyper

Bland de olika typerna av kraft som finns är några av de viktigaste de som kommer att studeras nästa.

Mekanisk kraft

Den mekaniska kraften som utövas på ett styvt fast material erhålles genom att produkten åstadkommer mellan den totala resulterande kraft som appliceras och hastigheten som överförs till den kroppen..

P = F ∙ v

Detta uttryck motsvarar uttrycket: P = W / t, och i själva verket erhålls det från det.

I händelse av att det också finns en rotationsrörelse för det styva fasta materialet och att därför de krafter som utövas på den modifierar sin vinkelhastighet som ger upphov till en vinkelacceleration, måste den:

P = F ∙ v + M ∙ ω

I detta uttryck är M det resulterande ögonblicket av de applicerade krafterna och ω är kroppens vinkelhastighet.

Elkraft

Den elektriska strömmen som matas eller förbrukas av en elektrisk komponent är resultatet av att dela upp den mängd elenergi som levereras eller absorberas av den komponenten och tiden som spenderas på den. Det beräknas från följande uttryck:

P = V ∙ I

I denna ekvation är V den potentiella skillnaden genom komponenten och jag är strömmen av elektrisk ström som korsar den.

I det särskilda fallet att komponenten är ett elektriskt motstånd kan följande uttryck användas för att beräkna effekten: P = R ∙ I2 = V2 / R, där R är värdet av komponentens elektriska resistans.

Värmeffekt

En komponents värmekraft definieras som mängden energi som släpps ut eller släpps i form av värme av nämnda komponent i en tidsenhet. Det beräknas från följande uttryck: 

P = E / t

I uttrycket E frigörs energin i form av värme.

Ljudeffekt

Ljudet definieras som den energi som transporteras av en ljudvåg i en tidsenhet genom en viss yta.

Således beror ljudkällan både på ljudvågens intensitet och på ytan som tränger igenom vågan och beräknas med hjälp av följande integral:

PS = ⌠S  jagS ∙ d S

I denna integrella Ps är ljudets ljudkraft, Is är ljudets intensitet, och dS är differentialen för ytan korsad av vågan.

Nominell effekt och verklig effekt

Nominell effekt är den maximala effekt som en maskin eller motor behöver eller kan erbjuda under normala användningsförhållanden. det vill säga den maximala effekten som maskinen eller motorn kan stödja eller erbjuda.

Den nominella termen används eftersom den kraften i allmänhet används för att karakterisera maskinen för att namnge den.

Å andra sidan är den verkliga eller användbara kraften - det är den kraft som faktiskt används, genererar eller använder maskinen eller motorn - är generellt annorlunda än den nominella kraften, som vanligtvis är mindre.

exempel

Första exemplet

Du vill höja ett 100 kg piano med en kran till en sjunde våning som ligger i en höjd av 20 meter. Kranen tar 4 sekunder att klättra upp pianoet. Beräkna kraften på kranen.

lösning

För att beräkna effekten används följande uttryck:

P = W / t

För det första är det dock nödvändigt att beräkna det arbete som kranen utför.

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

Därför kommer kranens kraft att vara:

P = 19 600/4 = 4900 W

Andra exemplet

Beräkna den effekt som släpps av ett 10 Ω motstånd är korsat av en ström på 10 A.

lösning

I detta fall är det nödvändigt att beräkna elkraften, för vilken följande formel används:

P = R ∙ I2 = 10 × 102 = 1000 W 

referenser

  1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volym 1. Cecsa.
  2. Kraft (fysisk). (N.D.). På Wikipedia. Hämtad den 3 maj 2018, från es.wikipedia.org.
  3. Kraft (fysik). (N.D.). På Wikipedia. Hämtad den 3 maj 2018, från en.wikipedia.org.
  4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). 4: e fysiken. CECSA, Mexiko.
  5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fysik för forskare och ingenjörer (6: e upplagan). Brooks / Cole.