როგორ გამოვთვალოთ სიმძლავრე ცხენის ძალაში ან ვატებში, რას ნიშნავს ეს ტერმინები და რატომ არის ეს ტერმინები მნიშვნელოვანი.
ნაბიჯი
ნაბიჯი 1. გადახედეთ საფუძვლებს
სიტყვა ძალა განისაზღვრება როგორც დროის ინტერვალი სამუშაოს შესრულებისთვის. იმავდროულად, მუშაობა არის ძველი ტერმინი იმის გასაზომად, თუ რამდენად ეფექტურია გამოყენებული ძალა ინერტული ობიექტის გადაადგილებაში ან დაბრკოლების ან სხვა დაბრკოლების წინაშე და მანძილის დაფარვაში.
- აქ საქმე იმაშია, რომ "სამუშაოს" გასაკეთებლად, ძალამ უნდა გაიაროს მანძილი. მაგალითად, თუ პროპელერი 300 N ძალით მოძრაობს გემს წყალში 80 მ, მაშინ შესრულებული სამუშაოა FORCE x DISTANCE = 300 x 80 = 24,000 "Nm/Joule" --- ასე რომ შეიძლება ითქვას რომ პროპელერი პროპელერმა შეასრულა 24,000 ჯოული სამუშაო.
- განვიხილოთ რა დრო დასჭირდება გემის ამ მანძილზე გადატანას. დავუშვათ, რომ გემი მოძრაობს ამ მანძილზე 20 მ სიჩქარით წამში (მ/წმ). 80 მ მანძილზე დასაფარავად გემს 80/20 = 4 წამი სჭირდება. ასე რომ, გემის პროპელერი ასრულებს 24,000 ჯოულის მუშაობას 4 წამში, ასე რომ სიმძლავრე გამოიყენება 24,000/4 = 6,000 ჯოულ წამში (J/s).
-
გაიგეთ დროის ისტორიული ფონი. ბენზინის ძრავები და ორთქლის სიმძლავრე გამოიყენებოდა პირველი მატარებლებისა და გემების დასაყენებლად (პირველი გემი, რომელმაც გამოიყენა პროპელერი იყო HMS Britain, რომლის პირველი მოგზაურობა შედგა 1846 წელს და გამოიყენა ერთი პროპელერი 6 პირით, რომელიც ქარის წისქვილს ჰგავს)), ცხენები აკეთებენ ძალიან დაძაბულ და მრავალფეროვან სამუშაოს. ცალსახად, ხალხი ზომავს რამდენი ძალისხმევა შეუძლია ცხენს და გამოთვლის დროს. მას შემდეგ, რაც მთელი რიგი ცდების საშუალო მაჩვენებელს ეძებდნენ, მათ გადაწყვიტეს 746 J/s, როგორც ჯანსაღი ცხენის მიერ შესრულებული სამუშაოს სტანდარტული მაჩვენებელი. მოგვიანებით ეს სტანდარტი ცნობილი გახდა როგორც "ცხენის ძალა". 746 ჯოული წამში ერთ ცხენის ძალაზე (ცხ. ეს დღესაც ასეა.
746 X 60 = 44,760 ჯოული წუთში, რაც უდრის: ერთ ცხენის ძალას
- სიმძლავრის კიდევ ერთი უნივერსალური ერთეული, რომელიც ახლა ზოგადად შემოიფარგლება ელექტრონული და ელექტრული აღჭურვილობით და დაფუძნებულია MKS (მეტრი-კილოგრამი მეორე/მეორე) მეტრულ სისტემაზე, არის "ვატი". თუ ერთი ნიუტონის ძალა გადის ერთი მეტრის მანძილზე, მაშინ შესრულებულია ერთი ჯოული სამუშაო; თუ ძალას სჭირდება ერთი წამი ამ სამუშაოს ერთი ჯოულის შესასრულებლად, მაშინ ენერგიის მოხმარება არის ერთი ვატი. ასე რომ, ერთი ვატი არის ერთი ჯოული წამში.
ნაბიჯი 2. განვიხილოთ მრეწველობა, რომელიც ამ დროს სჭირდება
უმეტეს შემთხვევაში მრეწველობაში, ჩვენ ვმუშაობთ მბრუნავი მანქანებით და არა მანქანებით სწორი მოძრაობით, როგორც ცხენი, რომელიც ხარბით ასხამს 160,000 მ² მიწას. ამრიგად, ჩვენ უნდა შეგვეძლოს განვსაზღვროთ ისეთი ძრავის სიმძლავრე, როგორიცაა ელექტროძრავები, ორთქლის ძრავები, ტურბინები, დიზელები და ა.შ.
- ბრუნვა არის მიმართულების შეცვლის ან რაღაცის ბრუნვის ტენდენციის გაზომვა ან ობიექტის ბრუნვითი მოძრაობა ზოგიერთ ღერძზე. თუ დააჭერთ ხუთმეტრიანი ბერკეტის სახელურს 20 ნიუტონის ძალით, თქვენ იყენებთ ბრუნვის მომენტს 5 X 20 = ნიუტონ-მეტრი.
- ახლა, აქ არის სირთულე და შეიძლება გამოიწვიოს დაბნეულობა. წრფივი მუშაობის გამოსათვლელად სწორ ხაზზე, თქვენ ამრავლებთ ძალას გადაადგილებაზე. ისევ და ისევ, თქვენ ამრავლებთ ძალას ერთეულებში, როგორც გადაადგილება, მაგრამ ამ შემთხვევაში გადაადგილება არის „ბერკეტი მკლავი“და მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ აწარმოებთ ბრუნვის მომენტს, თუ რამე არ ბრუნავს, არ არსებობს მოძრაობა და შესაბამისად, არც სამუშაო.
- სამუშაო და ბრუნვის მომენტი, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ერთსა და იმავე ერთეულში იზომება, სინამდვილეში ძალიან განსხვავებულია. არანაირი სამუშაო არ კეთდება მანამ, სანამ ბრუნვის მომენტი წარმოქმნის რეალურ ბრუნვას და ამდენად, ენერგია არ გამოიყენება.
- სამუშაო იზომება ჯოულში (J), ხოლო ბრუნვის მომენტი იზომება ნიუტონში. მეტრი (Nm), რათა განასხვავოს ეს ორი.
ნაბიჯი 3. გაზომეთ ნამუშევარი, თუ არსებობს რაიმე მოძრაობა ან ბრუნვითი "გადაადგილება"
დავუშვათ, რომ ბერკეტი მტკიცედ არის ჩაკეტილი მის საყრდენ წერტილში, რომელიც მთავრდება ღერძში და თქვენი ხელი, 20 ნ ძალის გამოყენებით წინათ, გადის ორი მეტრის მანძილზე წრეზე, რომელიც წარმოდგენილია ხუთმეტრიანი ბერკეტით, შემდეგ კი მუშაობა სრულდება, როგორც ზემოთ მოყვანილი სწორი ხაზის შემთხვევაში, უტოლდება ძალის გადაადგილებას ან 20 X 2 = 40 ნიუტონ მეტრს. დავუშვათ, თქვენ ერთდროულად ამრავლებთ და ყოფთ ამ რიცხვს 5 მეტრის სიგრძის ბერკეტზე ან "ბერკეტის მკლავზე". ცხადია, ეს არ შეცვლის შედეგს, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ დაწეროთ:
- მუშაობა = 5 X 20 X 2/5 და შედეგი არის 40 ჯოული, როგორც ადრე, მაგრამ არის თუ არა 5 X 20 ზემოთ? თქვენ უბრალოდ დაინახეთ, რომ ის ბრუნავს.
- რა არის "2/5"? 2 მეტრიანი წრფივი გადაადგილება, გაყოფილი ბერკეტის მკლავით, გეუბნებათ, რამდენად შორს გადაუხვიეთ ღერძი კუთხის ერთეულებში, რომელსაც რადიანი ეწოდება. რადიანი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ფიზიკაში და მექანიკაში, განისაზღვრება როგორც კუთხე წრის ორ რადიუსს შორის ისე, რომ წრის წრეწირის წერტილები, სადაც ორი რადიუსი იკვეთება, გამოყოფილია წრის რადიუსების სიგრძით. ეს გაანგარიშება ძალიან ახლოსაა 57 გრადუსთან ან არის ასევე კუთხე, რომელიც ჩამოყალიბებულია წრის ცენტრში რკალის მიერ, რომელიც უდრის წრის რადიუსს წრის წრეწირზე.
-
ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ თქვათ, რომ ბრუნვის მიერ შესრულებული სამუშაო, რომელიც წარმოქმნის ბრუნვის გადაადგილებას (თეტა) რადიანს, ტოლია ბრუნვის (L)
- ჯერ ბრუნვის გადაადგილებას ან
- სამუშაო = L X თეტა ჯოულებში
ნაბიჯი 4. გაითვალისწინეთ, რომ თქვენ გაცილებით მეტად ხართ დაინტერესებული ძრავის და ძრავის ბრუნვის ცხენის ძალის ოდენობით, ანუ ბრუნვის სამუშაოს შესრულების დროის ინტერვალით:
- ბრუნვის ძალა = ბრუნვის მომენტი X კუთხოვანი გადაადგილება (რადიანი)/დრო (წამი)
-
ფიზიკაში კუთხის სიჩქარე იწერება რადიანებში წამში, მაგრამ ნებისმიერი საავტომობილო ან თვითმფრინავის ან გემის ძრავა, რომელსაც ხედავთ, ყოველთვის იზომება r.p.m (რევოლუციები წუთში), ამიტომ ჩვენ უნდა შევცვალოთ ეს.
- ერთი რევოლუცია წუთში (rpm) = 60 ბრუნვა/წამში = 60 rps, მაგრამ ერთი რევოლუცია წამში = 2 X pi რადიანი წამში
- ამრიგად, ძალა ჯოულში წამში მბრუნავი აპარატისათვის, რომელიც ქმნის ბრუნვის, L და ბრუნავს S rpm სიჩქარით, არის
- სიმძლავრე = S/60 X (2 pi) X L in J/s და როგორც ადრე იყო დაწერილი, ცხენის ძალაზე გადასაყვანად, თქვენ უნდა გაყოთ 746 ან
- საავტომობილო ცხენის ძალა = (2 pi) /44.760 X L X S სადაც L არის ბრუნვის მომენტი ნიუტონის მეტრში (ჩვეულებრივ Prony მუხრუჭით) და S არის ბრუნვის სიჩქარე r.p.m რომელიც შეიძლება გაიზომოს მრიცხველთან, სტრობოსკოპთან, ლაზერთან და ა.შ. ამ გზით, ავტომობილისა და მოტოციკლის ძრავების შესრულების მოსახვევები შეიძლება გამოსახული იყოს ბრუნვის გრაფიკის სახით r.p.m. და სიმძლავრე (hp) ძრავის სიჩქარის წინააღმდეგ r.p.m. და საავტომობილო ტექნიკოსებს შეუძლიათ ნახონ მისი ოპტიმალური შესრულება ამ სქემებიდან.
