صيغ القوة المادية والوحدات وأنواع الطاقة (مع أمثلة)

ال القوة البدنية يشير إلى مقدار العمل المنجز (أو استهلاك الطاقة) بواسطة وحدة زمنية. القوة هي كمية عددية ، كونها وحدة القياس في النظام الدولي للوحدات في يوليو في الثانية (J / s) ، والمعروفة باسم وات تكريما لجيمس واط.

وحدة قياس شائعة أخرى هي حصان البخار التقليدي. في الفيزياء يتم دراسة أنواع مختلفة من الطاقة: القوة الميكانيكية ، قوة الصوت ، القوة الحرارية ، من بين أشياء أخرى. بشكل عام ، هناك فكرة بديهية لمعنى القوة. ويرتبط عادة مع قوة أكبر ، استهلاك أكبر. 

وبالتالي ، يستهلك المصباح الكهربائي المزيد من الطاقة الكهربائية إذا كانت قوته أكبر ؛ يحدث الشيء نفسه مع مجفف الشعر ، المبرد أو الكمبيوتر الشخصي.

لذلك من الضروري فهم معناها ، وأنواع القوى المختلفة الموجودة وفهم كيفية حسابها وما هي العلاقات بين وحدات القياس الأكثر شيوعًا.

مؤشر

• 1 الصيغ
• 2 وحدات
• 3 أنواع الطاقة
  • 3.1 القوة الميكانيكية
  • 3.2 الطاقة الكهربائية
  • 3.3 الحرارة الحرارة
  • 3.4 قوة الصوت
  • 3.5 القوة الاسمية والقوة الحقيقية
• 4 أمثلة
  • 4.1 المثال الأول
  • 4.2 المثال الثاني
• 5 المراجع

الصيغ

بحكم التعريف ، لحساب الطاقة المستهلكة أو المتوفرة في فترة زمنية ، يتم استخدام التعبير التالي:

P = W / t

في هذا التعبير ، P هي القوة ، W هو العمل و t هو الوقت المناسب.

إذا كنت تريد حساب الطاقة الفورية ، فعليك استخدام الصيغة التالية:

في هذه الصيغة ، هي زيادة الوقت ، F هي القوة و v هي السرعة.

وحدات

تفرد القوة في النظام الدولي للوحدات هو يوليو في الثانية (J / s) ، المعروف باسم واط (W). من الشائع أيضًا في بعض السياقات استخدام وحدات أخرى مثل كيلووات (kW) ، والقدرة الحصانية (CV) ، وغيرها..

من الواضح أن كيلوواط يعادل 1000 واط. من ناحية أخرى ، فإن التكافؤ بين حصان البخار والواط هو ما يلي:

1 سيرة ذاتية = 745.35 واط

وحدة طاقة أخرى ، على الرغم من أن استخدامها أقل شيوعًا ، إلا أن الإرغوم في الثانية (erg / s) ، والذي يساوي 10^-7 W.

من المهم التمييز بين كيلو واط وساعة كيلووات (كيلوواط ساعة) ، لأن الأخير هو وحدة طاقة أو عمل وليس قوة.

أنواع الطاقة

من بين الأنواع المختلفة من القوة الموجودة ، من أهمها تلك التي سيتم دراستها بعد ذلك.

القوة الميكانيكية

يتم الحصول على الطاقة الميكانيكية التي تمارس على مادة صلبة صلبة من خلال التأثير على المنتج بين إجمالي القوة الناتجة المطبقة والسرعة المنقولة إلى ذلك الجسم..

P = F ∙ v

هذا التعبير يعادل التعبير: P = W / t ، وفي الحقيقة يتم الحصول عليه منه.

في حالة وجود حركة دوران للمادة الصلبة الجامدة ، وبالتالي ، فإن القوى التي تمارسها تقوم بتعديل سرعتها الزاوية مما يؤدي إلى تسارع زاوي ، يجب عليها:

P = F ∙ v + M ∙ ω

في هذا التعبير ، M هي اللحظة الناتجة للقوى المطبقة و ω هي السرعة الزاوية للجسم.

الطاقة الكهربائية

الطاقة الكهربائية الموردة أو المستهلكة من قبل مكون كهربائي هي نتيجة لتقسيم كمية الطاقة الكهربائية التي يتم توصيلها أو امتصاصها بواسطة هذا المكون والوقت المستغرق فيه. يتم حسابه من خلال التعبير التالي:

P = V ∙ I

في هذه المعادلة V هي الفرق المحتمل من خلال المكون وأنا تيار التيار الكهربائي الذي يعبره.

في الحالة الخاصة التي يكون فيها المكون عبارة عن مقاومة كهربائية ، يمكن استخدام التعبيرات التالية لحساب القدرة: P = R P I² = الخامس² / R ، حيث R هي قيمة المقاومة الكهربائية للعنصر المعني.

الطاقة الحرارية

تُعرَّف القدرة الحرارية للمكون بأنها كمية الطاقة التي تتبدد أو تنطلق في شكل حرارة بواسطة المكون المذكور في وحدة زمنية. يتم حسابه من خلال التعبير التالي: 

P = E / t

في التعبير المذكور ، E هي الطاقة المنبعثة في شكل حرارة.

قوة الصوت

تُعرّف الطاقة الصوتية بأنها الطاقة المنقولة بواسطة موجة صوتية في وحدة زمنية عبر سطح معين.

وبالتالي ، تعتمد قوة الصوت على كل من شدة الموجة الصوتية وعلى السطح الذي تجتازه الموجة المذكورة ، ويتم حسابها عن طريق التكامل التالي:

P_S = ⌠_S  أنا_S ∙ د

في هذا ps المتكامل ، تكون القوة الصوتية للموجة ، هي شدة الصوت للموجة ، و dS هو الفرق بين السطح المتقاطع بواسطة الموجة.

القوة الاسمية والقوة الحقيقية

الطاقة الاسمية هي أقصى طاقة يحتاجها الجهاز أو المحرك أو يمكن أن يقدمها في ظل ظروف الاستخدام العادية ؛ وهذا هو ، أقصى طاقة يمكن أن يدعمها الجهاز أو المحرك.

يتم استخدام المصطلح الاسمي لأن هذه الطاقة بشكل عام تستخدم لتوصيف الجهاز ، لتسمية ذلك.

من ناحية أخرى ، فإن الطاقة الحقيقية أو المفيدة - أي أن الطاقة المستخدمة فعليًا أو تولد أو تستخدم الآلة أو المحرك - تختلف عمومًا عن الطاقة الاسمية ، حيث تكون عادةً أقل.

أمثلة

المثال الأول

تريد رفع بيانو 100 كجم مع رافعة إلى الطابق السابع على ارتفاع 20 مترا. تستغرق الرافعة 4 ثوان لتسلق البيانو. احسب قوة الرافعة.

حل

لحساب القوة ، يتم استخدام التعبير التالي:

P = W / t

ومع ذلك ، في المقام الأول هو المطلوب لحساب العمل المنجز بواسطة رافعة.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9.8 ∙ 20 ∙ 1 = 19،600 N

لذلك ، ستكون قوة الرافعة:

P = 19600/4 = 4900 واط

المثال الثاني

حساب القدرة تبدد بواسطة المقاوم 10 is عبرت من تيار 10 أ.

حل

في هذه الحالة ، من الضروري حساب الطاقة الكهربائية ، التي تستخدم الصيغة التالية:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 واط 

مراجع

1. Resnik ، Halliday & Krane (2002). الفيزياء المجلد 1. Cecsa.
2. القوة (المادية). (بدون تاريخ). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 3 مايو 2018 ، من es.wikipedia.org.
3. القوة (الفيزياء). (بدون تاريخ). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 3 مايو 2018 ، من en.wikipedia.org.
4. ريسنيك ، روبرت وهاليداي ، ديفيد (2004). 4 الفيزياء. CECSA ، المكسيك.
5. سيرواي ، ريمون أ. جيويت ، جون دبليو (2004). فيزياء للعلماء والمهندسين (الطبعة السادسة). بروكس / كول.