Περιεχόμενο
Η "δύναμη" είναι ένας από τους πολλούς όρους που χρησιμοποιούνται χαλαρά στον καθημερινό λόγο που έχει πολύ συγκεκριμένη σημασία στη φυσική. Άλλοι περιλαμβάνουν τη δύναμη, τη μάζα, την ενέργεια, το ρεύμα - ο κατάλογος είναι όλοι αλλά ατελείωτος.
Στη φυσική ομιλία, η δύναμη είναι απλά ενέργεια ανά μονάδα χρόνου ή εναλλακτικά η εργασία ανά μονάδα χρόνου, δεδομένου ότι η εργασία και η ενέργεια εκφράζονται στις ίδιες μονάδες - συνήθως τα joules (J), που είναι η SI ή η τυποποιημένη διεθνής μονάδα, αλλά και ergs ή, στους υπολογισμούς όπου η θερμότητα είναι υπό εξέταση, είτε θερμίδες είτε BTU. Η ενέργεια, με τη σειρά της, είναι το προϊόν της δύναμης και της απόστασης. Η δύναμη, η μονάδα SI για την οποία είναι το newton, είναι το προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης.
Όλα αυτά είναι απλά φόντο, όμως. Κατά καιρούς, θα πρέπει να εκφράσετε την εξουσία από την άποψη της θερμότητας, συνδέοντας αυτές τις διαφορετικές μονάδες στο χρόνο, χρησιμοποιώντας είτε πολλαπλασιασμό είτε διαίρεση. Το Watt στην BTU είναι ένα παράδειγμα μιας τέτοιας μετατροπής.
Βασικές παραγώγες
Η δύναμη, όπως σημειώνεται, είναι το προϊόν της μάζας και της επιτάχυνσης:
F = ma
Εδώ, στο σχήμα SI, η δύναμη έχει μονάδες newton, η μάζα εκφράζεται σε χιλιόγραμμα και η επιτάχυνση μετράται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο ή m / s2.
Όταν μια δύναμη επενεργεί σε ένα αντικείμενο και τον αναγκάζει να κινηθεί, το προϊόν της εφαρμοζόμενης δύναμης και η απόσταση που κινείται το αντικείμενο είναι η ενέργεια που απαιτείται για να γίνει η δουλειά. Η μονάδα SI, το joule, μπορεί να εκφραστεί για να απλουστεύσει ορισμένους υπολογισμούς ως νέον-μετρητή.
Τέλος, η απόδοση ενέργειας ανά μονάδα χρόνου αποδίδει ισχύ. Και πάλι κολλώντας σε μονάδες SI, τα joules διαιρούμενα κατά δευτερόλεπτα μειώνονται σε μια άλλη μονάδα SI, το watt. Έτσι, το 1 watt (W) είναι ένα joule ενέργειας που καταναλώνεται κατά τη διάρκεια ενός δευτερολέπτου (1 J / s).
Ενέργεια και ισχύς στον καθημερινό κόσμο
Όταν συναντάτε μια αναφορά στη ιπποδύναμη, για παράδειγμα, ενός αυτοκινήτου, βλέπετε μια επίσημη δήλωση της ισχύος αυτής της μηχανής μηχανών. 1 ίππος (hp) ισούται με 745,7 Watt. Δεδομένου ότι η ιπποδύναμη των μηχανοκίνητων οχημάτων είναι συνήθως εκατοντάδες, μπορείτε να διαπιστώσετε ότι για καθημερινούς σκοπούς, ένα watt και κατ 'επέκταση ένα joule, δεν είναι ένα πολύ μεγάλο ποσό ενέργειας ή ενέργειας αντίστοιχα.
Για παράδειγμα, 1 joule είναι περίπου η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την ανάκτηση ενός αντικειμένου 100 γραμμαρίων (0,1 kg), όπως ένα μήλο, 1 μέτρο προς τα πάνω ενάντια στη δύναμη της βαρύτητας που δρα στην αντίθετη κατεύθυνση της εργασίας που εκτελείται.
Έξοδος BTU
Το BTU, βραχυπρόθεσμα για τη βρετανική θερμική μονάδα, ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας (ενέργειας) που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 λιβρών νερού κατά 1 βαθμό Fahrenheit. Αυτό εισάγει μια επιπλοκή στα περισσότερα προβλήματα φυσικής, όπου η μάζα μετριέται σε χιλιόγραμμα (ή σε διάφορες δυνάμεις δέκα χιλιογράμμων) και οι βαθμοί μετριούνται σε Κελσίου, που ονομάζεται επίσης και Κελσίου. 1 BTU λειτουργεί σε 1055.056 joules, ή ισοδύναμα, 1 BTU = 1055.056 watt-δευτερόλεπτα.
Έξοδος θερμότητας
Κατά καιρούς, είναι χρήσιμο να υπολογίσετε τη διάχυση της θερμότητας από την κατανάλωση ρεύματος σε μια ρύθμιση κατοικίας ή γραφείου. Οι επιχειρήσεις κοινής ωφελείας υπολογίζουν την ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιεί μια εγκατάσταση, συχνά ανά μήνα, σε κιλοβατώρες, ή σε kWh. Θυμόμαστε ότι η ενέργεια είναι ενέργεια ανά μονάδα χρόνου, επομένως η ενέργεια είναι πολλαπλασιασμένη με το χρόνο. Οι πάροχοι υπηρεσιών κοινής ωφέλειας χρησιμοποιούν κιλοβάτς φορές φορές αντί της μονάδας SI των watt φορές δευτερόλεπτα ή ζεύγη για να κάνουν τους αριθμούς πιο βολικό για χρήση.
Η πιο θεμελιώδης μετατροπή μεταξύ μιας μέτρησης που αφορά τα βατ, συγκεκριμένα τα kWh, και η BTU είναι:
1 kWh = 3,412 BTU
Επειδή οι μονάδες Watt και BTU είναι διαφορετικές, πρέπει να αποφασίσετε το χρονικό πλαίσιο για το οποίο θα συνδέσετε αυτές τις ποσότητες. Για περισσότερα παραδείγματα, ανατρέξτε στη σελίδα των συνδεδεμένων αρχείων RapidTables (στην περιοχή Πόροι).