Kaip apskaičiuoti galią arklio galia ar vatais, ką reiškia šie terminai ir kodėl šie terminai yra svarbūs.
Žingsnis
1 žingsnis. Peržiūrėkite pagrindus
Žodis galia apibrėžiamas kaip laiko intervalas darbui atlikti. Tuo tarpu darbas yra senas terminas, skirtas matuoti, kaip veiksminga jėga juda inertišką objektą arba susiduria su kliūtimi ar kita kliūtimi ir įveikia atstumą.
- Esmė ta, kad norint atlikti „darbą“, jėga turi įveikti tam tikrą atstumą. Pavyzdžiui, jei 300 N jėgos sraigtas juda laivą 80 m vandenyje, tada atliktas darbas yra FORCE x DISTANCE = 300 x 80 = 24 000 „Nm/Joule“--- taigi galima teigti, kad sraigtas sraigtas atliko 24 000 džaulių darbo.
- Apsvarstykite laiką, kurio prireiks laivui perkelti tokiu atstumu. Tarkime, kad laivas šį atstumą plaukia 20 m per sekundę (m/s) greičiu. Norint įveikti 80 m atstumą, laivas užtrunka 80/20 = 4 sekundes. Taigi, laivo sraigtas per 24 sekundes atlieka 24 000 džaulių darbo, todėl galia naudojama 24 000/4 = 6 000 džaulių per sekundę (J/s).
-
Supraskite istorinį laiko faktą. Tais laikais, kai benzininiai varikliai ir garo energija buvo naudojami pirmiesiems traukiniams ir laivams varyti (pirmasis laivas, naudojęs sraigtą, buvo HMS Britain, kurio pirmoji kelionė įvyko 1846 m. Ir buvo naudojamas vienas sraigtas su 6 mentėmis, kuris atrodo kaip vėjo malūnas), žirgai atlieka labai sunkų ir įvairų darbą. Unikaliai žmonės matuoja, kiek pastangų gali arklys, ir apskaičiuoja laiką. Ištyrę daugelio bandymų vidurkį, jie nusprendė 746 J/s, kaip standartinis sveiko žirgo atlikto darbo greitis. Vėliau šis standartas tapo žinomas kaip „arklio jėga“. 746 džauliai per sekundę į vieną arklio galią (AG). Tai vis dar tiesa ir šiandien.
746 X 60 = 44 760 džaulių per minutę, o tai yra: viena AG
- Kitas universalus galios vienetas, dabar paprastai apsiribojantis elektronine ir elektros įranga ir pagrįstas MKS (metras-kilogramas-sekundė/sekundė) metrine sistema, yra „vatas“. Jei vienas Niutono jėga nukeliauja vieno metro atstumą, tada buvo atliktas vienas džaulis darbo; jei jėga užtrunka vieną sekundę, kad atliktų vieną džaulį šio darbo, tada energijos suvartojimas yra vienas vatas. Taigi vienas vatas yra vienas džaulis per sekundę.
Žingsnis 2. Apsvarstykite pramonę, kuriai šiuo metu reikia pagalbos
Daugeliu atvejų pramonėje dirbame su besisukančiomis mašinomis, o ne mašinomis tiesiu judesiu, kaip arklys, ariantis akėčiomis 160 000 m² žemės. Taigi, mes turėtume sugebėti nustatyti tokių dalykų kaip elektros varikliai, garo varikliai, turbinos, dyzeliniai varikliai ir kt. Išėjimo galią, taigi mes pažįstame sukimo momento temą.
- Sukimo momentas - tai polinkio keisti kryptį ar ką nors pasukti ar objektui sukimosi judesį kai kuriose ašyse matavimas. Jei 20 Niutonų jėga paspausite penkių metrų svirties rankeną, sukimo momentas yra 5 X 20 = Niutono metrai.
- Dabar čia yra sunkumų ir tai gali sukelti painiavą. Norėdami apskaičiuoti tiesinį tiesinį darbą, padauginkite jėgą iš poslinkio. Vėlgi, jūs padauginate jėgą tais pačiais vienetais, kaip ir poslinkis, tačiau šiuo atveju poslinkis yra „svirties svirtis“ir, nors jūs sukuriate sukimo momentą, nebent kažkas sukasi, nėra judesio, taigi ir jokio darbo.
- Nors darbas ir sukimo momentas, matyt, matuojami tame pačiame įrenginyje, iš tikrųjų labai skiriasi. Jokie darbai neatliekami, kol sukimo momentas sukuria tikrą sukimąsi, todėl nenaudojama jokia galia.
- Darbas matuojamas džauliais (J), o sukimo momentas matuojamas niutonais. Metrais (Nm), kad būtų galima atskirti abu.
Žingsnis 3. Išmatuokite darbą, jei yra judėjimo ar sukimosi „poslinkis“
Tarkime, svirtis yra tvirtai užfiksuota savo atramos taške, kuris baigiasi ašimi, o jūsų ranka, kaip ir anksčiau, pritaikydama 20 N jėgą, nueina dviejų metrų atstumą apskritimu, pavaizduotu penkių metrų svirtimi, tada darbas atliekamas, kaip nurodyta aukščiau esančios tiesios linijos atveju, lygi jėgos poslinkio laikui arba 20 X 2 = 40 niutonų metrų. Tarkime, jūs vienu metu dauginate ir dalinate šį skaičių iš 5 metrų ilgio svirties arba „svirties rankos“. Akivaizdu, kad tai nepakeis rezultato, todėl galite parašyti:
- Darbas = 5 X 20 X 2/5, o rezultatas yra 40 džaulių, kaip ir anksčiau, bet ar 5 X 20 viršija tai? Jūs ką tik pamatėte, kad tai sukimo momentas.
- Kas yra „2/5“? Tiesinis 2 metrų poslinkis, padalytas iš svirties svirties, nurodo, kiek jūs sukote ašį kampiniais vienetais, vadinamais radianais. Radianas, visuotinai naudojamas fizikoje ir mechaninėje inžinerijoje, apibrėžiamas kaip kampas tarp dviejų apskritimo spindulių, kad apskritimo apskritimo taškai, kuriuose susikerta du spinduliai, būtų atskirti apskritimo spindulių ilgiu. Šis skaičiavimas yra labai artimas 57 laipsniams arba taip pat yra kampas, kurį apskritimo centre sudaro lankas, lygus apskritimo spinduliui apskritimo apskritime.
-
Taigi galite sakyti, kad sukimo momento, sukuriančio sukimosi poslinkio (teta) radianus, atliktas darbas yra lygus sukimo momentui (L)
- kartų sukimosi poslinkis arba
- darbas = L X teta džauliais
4 žingsnis. Atkreipkite dėmesį, kad jus daug labiau domina variklio ir variklio sukimosi arklio galių kiekis, t. Y. Sukimosi darbų atlikimo laikas:
- sukimosi galia = sukimo momentas X kampinis poslinkis (radianai)/laikas (sekundės)
-
Fizikoje kampinis greitis rašomas radianais per sekundę, tačiau bet koks matomas variklis, lėktuvo ar laivo variklis visada matuojamas apsisukimais per minutę (apsisukimų per minutę), todėl turime tai pakeisti.
- Vienas apsisukimas per minutę (aps./min.) = 60 apsisukimų per sekundę = 60 aps/min, bet vienas apsisukimas per sekundę = 2 X pi radianų per sekundę
- Taigi sukamojo aparato galia džauliais per sekundę, sukurianti sukimo momentą, L ir besisukanti S aps./min.
- Galia = S/60 X (2 pi) X L J/s ir, kaip buvo parašyta anksčiau, norint konvertuoti į arklio galias, turite padalyti iš 746 arba
- Variklio arklio galia = (2 pi)/44,760 X L X S čia L yra sukimo momentas, išmatuotas niutonais metrais (paprastai su „Prony“stabdžiu), o S - sukimosi greitis apsisukimų per minutę greičiu, kurį galima išmatuoti skaitikliu, stroboskopu, lazeriu ir kt. Tokiu būdu automobilių ir motociklų variklių veikimo kreives galima pavaizduoti sukimo momento ir apsisukimų per minutę grafiko pavidalu. ir galia (AG), palyginti su variklio sūkiais, apsisukimais per minutę ir automobilių technikai gali matyti optimalų jo veikimą iš šių diagramų.
