Jinsi ya kuhesabu nguvu katika nguvu ya farasi au watts, maneno haya yanamaanisha nini, na kwanini maneno haya ni muhimu.
Hatua
Hatua ya 1. Pitia misingi
Nguvu ya neno hufafanuliwa kama muda wa kufanya kazi. Wakati huo huo, kazi ni neno la zamani kupima jinsi nguvu inayotumika iko katika kusonga kitu kisicho na nguvu au inakabiliwa na kikwazo au kikwazo kingine na kufunika umbali.
- Jambo hapa ni kwamba ili kufanya "kazi," lazima nguvu isafiri umbali. Kwa mfano, ikiwa propela yenye nguvu ya 300 N inahamisha meli ndani ya maji 80 m, basi kazi iliyofanywa ni FORCE x DISTANCE = 300 x 80 = 24,000 "Nm / Joule" --- kwa hivyo inaweza kusemwa kuwa propela propela imefanya Joules 24,000 za kazi.
- Fikiria wakati itachukua kusafirisha meli umbali huo. Fikiria meli inasafiri umbali huu kwa kasi ya m 20 kwa sekunde (m / s). Ili kufikia umbali wa m 80, meli inachukua 80/20 = sekunde 4. Kwa hivyo, propel ya meli hufanya Joules 24,000 za kazi katika sekunde 4, kwa hivyo nguvu hutumika kwa kiwango cha 24,000 / 4 = 6,000 Joules kwa sekunde (J / s).
-
Kuelewa historia ya wakati. Nyuma katika siku kabla injini za petroli na nguvu ya mvuke zilitumika kuwezesha treni na meli za kwanza (meli ya kwanza kutumia propeller ilikuwa HMS Briteni ambayo safari yake ya kwanza ilifanyika mnamo 1846 na ilitumia propela moja na vile 6, ambayo inaonekana kama mashine ya upepo), farasi hufanya kazi ngumu sana na anuwai. Kwa kipekee, watu hupima juhudi ngapi farasi anaweza kufanya na kuhesabu muda. Baada ya kutafuta wastani wa majaribio kadhaa, waliamua 746 J / s kama kiwango cha kawaida cha kazi iliyofanywa na farasi mwenye afya. Baadaye kiwango hiki kilijulikana kama "nguvu ya farasi". Joules 746 kwa sekunde ndani ya nguvu moja ya farasi (hp). Hii bado ni kweli leo.
746 X 60 = 44.760 Joules kwa dakika, ambayo ni sawa na: hp moja
- Kitengo kingine cha nguvu, ambacho kwa ujumla kimepunguzwa kwa vifaa vya elektroniki na umeme na kulingana na mfumo wa MKS (mita-kilo-pili / pili), ni "watt". Ikiwa Newton mmoja wa nguvu anasafiri umbali wa mita moja, basi joule moja ya kazi imefanywa; ikiwa nguvu inachukua sekunde moja kufanya joule moja ya kazi hii, basi matumizi ya nguvu ni watt moja. Kwa hivyo watt moja ni joule moja kwa sekunde.
Hatua ya 2. Fikiria tasnia inayohitaji wakati huu
Katika hali nyingi katika tasnia, tunafanya kazi na mashine zinazozunguka na sio mashine zilizo na mwendo sawa kama farasi analima na harrow kwenye m² 160,000 ya ardhi. Kwa hivyo, tunapaswa kujua nguvu ya pato la vitu kama motors za umeme, injini za mvuke, turbines, dizeli, nk, na kwa hivyo, tunapata kujua mada ya torque.
- Torque ni kipimo cha tabia ya kubadilisha mwelekeo au kuzungusha kitu au kutoa mwendo wa kuzungusha kwa kitu kwenye shoka. Ikiwa bonyeza kitufe cha lever ya mita tano kwa nguvu ya Newtons 20, unatumia torque ya 5 X 20 = Newton-mita.
- Sasa, hapa kuna ugumu na inaweza kusababisha mkanganyiko. Ili kuhesabu kazi ya mstari kwenye mstari wa moja kwa moja, unazidisha nguvu kwa kuhamishwa. Tena, unazidisha nguvu katika vitengo sawa na uhamishaji, lakini katika kesi hii uhamishaji ni "mkono wa lever" na ingawa unazalisha torque, isipokuwa kitu kinazunguka, hakuna harakati na kwa hivyo, hakuna kazi.
- Kazi na wakati, ingawa zinaonekana kupimwa katika kitengo kimoja, kwa kweli ni tofauti sana. Hakuna kazi inayofanyika kabla ya wakati huo kutoa mzunguko halisi, na kwa hivyo, hakuna nguvu inayotumika.
- Kazi hupimwa katika Joules (J) wakati torque inapimwa katika Newton.mita (Nm) kutofautisha kati ya hizo mbili.
Hatua ya 3. Pima kazi ikiwa kuna harakati yoyote au "uhamishaji" wa kuzunguka
Tuseme lever imefungwa vizuri kwenye mkusanyiko wake ambao unaishia kwenye mhimili na mkono wako, ukitumia 20 N ya nguvu kama hapo awali, unasafiri umbali wa mita mbili kando ya mduara uliowakilishwa na lever ya mita tano, kisha kazi inafanywa, kama ilivyo kwenye kesi ya laini moja kwa moja hapo juu, sawa na nguvu ya kuhamishwa nyakati au 20 X 2 = mita 40 za Newton. Tuseme wakati huo huo unazidisha na kugawanya nambari hii kwa lever ya urefu wa mita 5 au "mkono wa lever". Kwa wazi, hii haitabadilisha matokeo, kwa hivyo unaweza kuandika:
- Kazi = 5 X 20 X 2/5 na matokeo ni 40 Joules kama hapo awali, lakini je, 5 X 20 hapo juu? Umeona tu kuwa ni wakati.
- "2/5" ni nini? Uhamaji wa mstari wa mita 2 umegawanywa na mkono wa lever, inakuambia ni umbali gani uligeuza axle katika vitengo vya angular vinavyoitwa radians. Radiani, inayotumika ulimwenguni kote katika fizikia na uhandisi wa mitambo, inaelezewa kama pembe kati ya mionzi miwili ya duara kama vile vidokezo kwenye mzunguko wa duara ambapo radii mbili zinaingiliana, hutenganishwa na urefu wa radii ya duara. Hesabu hii iko karibu sana na digrii 57 au pia ni pembe iliyoundwa katikati ya duara na safu ambayo ni sawa na eneo la duara kwenye mzingo wa duara.
-
Kwa hivyo unaweza kusema kuwa kazi iliyofanywa na torque ambayo hutoa uhamaji wa mzunguko (theta) radians ni sawa na wakati (L)
- nyakati za kuhamishwa kwa mzunguko au
- kazi = L X theta katika joules
Hatua ya 4. Angalia kuwa unapendezwa zaidi na nguvu ya farasi katika kuzunguka kwa injini na injini, i.e. muda wa kufanya kazi ya kuzungusha:
- nguvu ya kuzunguka = muda X uhamishaji wa angular (mionzi) / wakati (sekunde)
-
Katika fizikia, kasi ya angular imeandikwa kwa radians kwa sekunde, lakini motor yoyote au ndege au injini ya meli unayoona hupimwa kila wakati katika r.p.m (mapinduzi kwa dakika), kwa hivyo lazima tubadilishe hiyo.
- Mapinduzi moja kwa dakika (rpm) = mapinduzi 60 / pili = 60 rps, lakini mapinduzi moja kwa sekunde = 2 X pi radians kwa sekunde
- Kwa hivyo nguvu katika Joules kwa sekunde ya vifaa vinavyozunguka, ikitoa torque, L, na inayozunguka kwa kasi S rpm, ni
- Nguvu = S / 60 X (2 pi) X L katika J / s na kama ilivyoandikwa hapo awali, kuibadilisha kuwa nguvu ya farasi, lazima ugawanye na 746 au
- Nguvu ya farasi = (2 pi) / 44.760 X L X S ambapo L ni wakati uliopimwa kwa mita za Newton (kawaida na kuvunja Prony) na S ni kasi ya kuzunguka katika r.p.m ambayo inaweza kupimwa na kaunta, stroboscope, laser, n.k. Kwa njia hii, safu za utendaji za injini za gari na pikipiki zinaweza kuonyeshwa kwa njia ya graph ya torque dhidi ya r.p.m. na nguvu (hp) dhidi ya kasi ya injini katika r.p.m. na mafundi wa magari wanaweza kuona utendaji wake mzuri kutoka kwa chati hizi.
