PHYSISCHE KRAFT: FORMELN, KRAFTARTEN UND BEISPIELE - KÖRPERLICH - 2025

Die physische Leistung bezieht sich auf den Arbeitsaufwand (oder den Energieverbrauch) pro Zeiteinheit. Die Leistung ist eine skalare Größe, deren Maßeinheit im Internationalen Einheitensystem das Joule pro Sekunde (J / s) ist, das zu Ehren von James Watt als Watt bezeichnet wird.

Eine andere ziemlich übliche Maßeinheit ist die traditionelle Leistung. In der Physik werden verschiedene Arten von Leistung untersucht: mechanische Leistung, Schallleistung, Heizleistung ua Im Allgemeinen gibt es eine intuitive Vorstellung von der Bedeutung von Macht. Es ist normalerweise mit einer höheren Leistung und einem höheren Verbrauch verbunden.

Somit verbraucht eine Glühbirne mehr elektrische Energie, wenn ihre Leistung größer ist; Gleiches gilt für einen Haartrockner, einen Heizkörper oder einen Personal Computer.

Aus diesem Grund ist es notwendig, seine Bedeutung, die verschiedenen Arten von Kräften, die existieren, vollständig zu verstehen und zu verstehen, wie es berechnet wird und welche Beziehungen zwischen seinen häufigsten Maßeinheiten bestehen.

Formeln

Per Definition wird zur Berechnung des Stromverbrauchs oder der Stromversorgung in einem Zeitintervall der folgende Ausdruck verwendet:

P = W / t

In diesem Ausdruck ist P Leistung, W Arbeit und t Zeit.

Wenn Sie die Momentanleistung berechnen möchten, sollten Sie die folgende Formel verwenden:

In dieser Formel ist ∆t das Inkrement der Zeit, F ist die Kraft und v ist die Geschwindigkeit.

Einheiten

Die Einzigartigkeit der Leistung im Internationalen Einheitensystem ist das Joule pro Sekunde (J / s), bekannt als Watt (W). In bestimmten Zusammenhängen ist es auch durchaus üblich, andere Einheiten wie Kilowatt (kW), PS (CV) usw. zu verwenden.

Das Kilowatt entspricht natürlich 1000 Watt. Die Äquivalenz zwischen Pferdestärke und Watt ist wie folgt:

1 CV = 745,35 W.

Eine andere Leistungseinheit ist, obwohl ihre Verwendung viel seltener ist, der Erg pro Sekunde (Erg / s), was 10 bis ⁷ W entspricht.

Es ist wichtig, Kilowatt von Kilowattstunde (kWh) zu unterscheiden, da letztere eine Einheit von Energie oder Arbeit und nicht von Leistung ist.

Leistungsarten

Unter den verschiedenen Arten von Macht, die existieren, sind einige der wichtigsten diejenigen, die im Folgenden untersucht werden.

Mechanische Kraft

Die mechanische Kraft, die auf einen starren Feststoff ausgeübt wird, wird erhalten, indem das Produkt zwischen der resultierenden Gesamtkraft und der auf diesen Körper übertragenen Geschwindigkeit hergestellt wird.

P = F ∙ v

Dieser Ausdruck ist äquivalent zu dem Ausdruck: P = W / t, und tatsächlich wird er daraus erhalten.

Für den Fall, dass auch eine Drehbewegung des starren Festkörpers auftritt und daher die auf ihn ausgeübten Kräfte seine Winkelgeschwindigkeit ändern, was zu einer Winkelbeschleunigung führt, muss Folgendes befolgt werden:

P = F ∙ v + M ∙ ω

In diesem Ausdruck ist M das Moment, das sich aus den ausgeübten Kräften ergibt, und ω ist die Winkelgeschwindigkeit des Körpers.

Elektrische Energie

Die von einer elektrischen Komponente gelieferte oder verbrauchte elektrische Energie ergibt sich aus der Division der von der Komponente gelieferten oder absorbierten elektrischen Energiemenge und der dafür aufgewendeten Zeit. Es wird aus dem folgenden Ausdruck berechnet:

P = V ∙ I.

In dieser Gleichung ist V die Potentialdifferenz über die Komponente und I die Intensität des elektrischen Stroms, der durch sie fließt.

In dem speziellen Fall, dass die Komponente ein elektrischer Widerstand ist, können die folgenden Ausdrücke verwendet werden, um die Leistung zu berechnen: P = R ∙ I ² = V ² / R, wobei R der Wert des elektrischen Widerstands der betreffenden Komponente ist.

Heizleistung

Die Heizleistung einer Komponente ist definiert als die Menge an Energie, die von dieser Komponente in einer Zeiteinheit als Wärme abgegeben oder abgegeben wird. Es wird aus dem folgenden Ausdruck berechnet:

P = E / t

In diesem Ausdruck ist E die Energie, die in Form von Wärme freigesetzt wird.

Schallleistung

Schallleistung ist definiert als die Energie, die eine Schallwelle in einer Zeiteinheit durch eine bestimmte Oberfläche transportiert.

Auf diese Weise hängt die Schallleistung sowohl von der Intensität der Schallwelle als auch von der von dieser Welle durchquerten Oberfläche ab und wird mit Hilfe des folgenden Integrals berechnet:

P _S = I _S I _S ∙ d S.

In diesem Integral ist Ps die Schallleistung der Welle, Is ist die Schallintensität der Welle und dS ist das von der Welle gekreuzte Oberflächendifferential.

Nennleistung und Wirkleistung

Die Nennleistung ist die maximale Leistung, die eine Maschine oder ein Motor unter normalen Nutzungsbedingungen benötigt oder bieten kann. Das heißt, die maximale Leistung, die die Maschine oder der Motor unterstützen oder anbieten kann.

Der Nominalbegriff wird verwendet, weil diese Leistung im Allgemeinen verwendet wird, um die Maschine zu charakterisieren und zu benennen.

Die tatsächliche oder nützliche Leistung - das heißt, die Leistung, die tatsächlich von der Maschine oder dem Motor tatsächlich verwendet, erzeugt oder verwendet wird - unterscheidet sich im Allgemeinen von der Nennleistung und ist normalerweise geringer.

Beispiele

Erstes Beispiel

Sie möchten ein 100 kg schweres Klavier in einen siebten Stock mit einer Höhe von 20 Metern kranen. Der Kran benötigt 4 Sekunden, um das Klavier anzuheben. Berechnen Sie die Leistung des Krans.

Lösung

Zur Berechnung der Leistung wird folgender Ausdruck verwendet:

P = W / t

Zunächst muss jedoch die vom Kran geleistete Arbeit berechnet werden.

W = F ≤ d ≤ cos α = 100 ≤ 9,8 ≤ 20 ≤ 1 = 19.600 N.

Daher ist die Leistung des Krans:

P = 19.600 / 4 = 4900 W.

Zweites Beispiel

Berechnen Sie die Verlustleistung eines 10 Ω-Widerstands bei einem Strom von 10 A.

Lösung

In diesem Fall muss die elektrische Leistung berechnet werden, für die die folgende Formel verwendet wird:

P = R ≤ I ² = 10 ≤ 10 ² = 1000 W.

Verweise

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Physik Band 1. Cecsa.
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4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Physik 4 .. CECSA, Mexiko.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physik für Wissenschaftler und Ingenieure (6. Auflage). Brooks / Cole.