Работа равнодействующей силы, тяжести, трения, упругости. Мощность, коэффициент полезного действия. Примеры, формулы

Тестирование онлайн

Работа

Работа — это скалярная величина, которая определяется по формуле

Работу выполняет не тело, а сила! Под действием этой силы тело совершает перемещение.

Обратите внимание, что у работы и энергии одинаковые единицы измерения. Это означает, что работа может переходить в энергию. Например, для того, чтобы тело поднять на некоторую высоту, тогда оно будет обладать потенциальной энергией, необходима сила, которая совершит эту работу. Работа силы по поднятию перейдет в потенциальную энергию.

Правило определения работы по графику зависимости F(r): работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости силы от перемещения.

Угол между вектором силы и перемещением

1) Верно определяем направление силы, которая выполняет работу; 2) Изображаем вектор перемещения; 3) Переносим вектора в одну точку, получаем искомый угол.

На рисунке на тело действуют сила тяжести (mg), реакция опоры (N), сила трения (Fтр) и сила натяжения веревки F, под воздействием которой тело совершает перемещение r.

Работа силы тяжести

Работа реакции опоры

Работа силы трения

Работа силы натяжения веревки

Работа равнодействующей силы

Работу равнодействующей силы можно найти двумя способами: 1 способ — как сумму работ (с учетом знаков «+» или «-«) всех действующих на тело сил, в нашем примере
2 способ — в первую очередь найти равнодействующую силу, затем непосредственно ее работу, см. рисунок

Работа силы упругости

Для нахождения работы, совершенной силой упругости, необходимо учесть, что эта сила изменяется, так как зависит от удлинения пружины. Из закона Гука следует, что при увеличении абсолютного удлинения, сила увеличивается.

Для расчета работы силы упругости при переходе пружины (тела) из недеформированного состояния в деформированное используют формулу

Мощность

Скалярная величина, которая характеризует быстроту выполнения работы (можно провести аналогию с ускорением, которое характеризует быстроту изменения скорости). Определяется по формуле

Коэффициент полезного действия

КПД — это отношение полезной работы, совершенной машиной, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время

Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Чем ближе это число к 100%, тем выше производительность машины. Не может быть КПД больше 100, так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.

КПД наклонной плоскости — это отношение работы силы тяжести, к затраченной работе по перемещению вдоль наклонной плоскости.

Главное запомнить

1) Формулы и единицы измерения;
2) Работу выполняет сила;
3) Уметь определять угол между векторами силы и перемещения

Если работа силы при перемещении тела по замкнутому пути равна нулю, то такие силы называют консервативными или потенциальными. Работа силы трения при перемещении тела по замкнутому пути никогда не равна нулю. Сила трения в отличие от силы тяжести или силы упругости является неконсервативной или непотенциальной.

Есть условия, при которых нельзя использовать формулу

Если сила является переменной, если траектория движения является кривой линией. В этом случае путь разбивается на малые участки, для которых эти условия выполняются, и подсчитать элементарные работы на каждом из этих участков. Полная работа в этом случае равна алгебраической сумме элементарных работ:

Значение работы некоторой силы зависит от выбора системы отсчета.

формула, мгновенный и средний расчет силы.

Термин «мощность» в физике имеет специфический смысл. Механическая работа может выполняться с различной скоростью. А механическая мощность обозначает, как быстро совершается эта работа. Способность правильно измерить мощность имеет важное значение для использования энергетических ресурсов.

Физический смысл мощности

Разные виды мощности

Для формулы механической мощности применяется следующее выражение:

N = ΔA/Δt.

В числителе формулы затраченная работа, в знаменателе – временной промежуток ее совершения. Это отношение и называется мощностью.

Существует три величины, которыми можно выразить мощность: мгновенная, средняя и пиковая:

1. Мгновенная мощность – мощностной показатель, измеренный в данный момент времени. Если рассмотреть уравнение для мощности N = ΔA/Δt , то мгновенная мощность представляет собой ту, которая берется в чрезвычайно малый промежуток времени Δt. Если имеется построенная графическая зависимость мощности от времени, то мгновенная мощность – это просто считываемое с графика значение в любой взятый момент времени. Другая запись выражения для мгновенной мощности:

N = dA/dt.

2. Средняя мощность – мощностная величина, измеренная за относительно большой временной отрезок Δt;
3. Пиковая мощность – максимальное значение, которое мгновенная мощность может иметь в конкретной системе в течение определенного временного промежутка. Стереосистемы и двигатели автомобилей – примеры устройств, способных обеспечить максимальную мощность, намного выше их средней номинальной мощности. Однако поддерживать эту мощностную величину можно в течение короткого времени. Хотя для эксплуатационных характеристик устройств она может быть более важной, чем средняя мощность.

Важно! Дифференциальная форма уравнения N = dA/dt универсальна. Если механическая работа выполняется равномерно в течение времени t, то средняя мощность будет равна мгновенной.

Из общего уравнения получается запись:

N = A/t,

где A будет общая работа за заданное время t. Тогда при равномерной работе вычисленный показатель равен мгновенной мощности, а при неравномерной –средней.

Формулы для механической мощности

В каких единицах измеряют мощность

Стандартной единицей для измерения мощности служит Ватт (Вт), названный в честь шотландского изобретателя и промышленника Джеймса Ватта. Согласно формуле, Вт = Дж/с.

Существует еще одна единица мощности, до сих пор широко используемая, –  лошадиная сила (л. с.).

Интересно. Термин «лошадиная сила» берет свое начало в 17-м веке, когда лошадей использовали для поднятия груза из шахты. Одна л. с. равна мощности для поднятия 75 кг на 1 м за 1 с. Это эквивалентно 735,5 Вт.

Мощность силы

Уравнение для мощности соединяет выполненную работу и время. Поскольку известно, что работа выполняется силами, а силы могут перемещать объекты, можно получить другое выражение для мгновенной мощности:

1. Работа, проделанная силой при перемещении:

A = F x S x cos φ.

2. Если поставить А в универсальную формулу для N, определяется мощность силы:

N = (F x S x cos φ)/t = F x V x cos φ, так как V = S/t.

3. Если сила параллельна скорости частицы, то формула принимает вид:

N = F x V.

Мощность вращающихся объектов

Процессы, связанные с вращением объектов, могут быть описаны аналогичными уравнениями. Эквивалентом силы для вращения является крутящий момент М, эквивалент скорости V – угловая скорость ω.

Если заменить соответствующие величины, то получается формула:

N = M x ω.

M = F x r, где r – радиус вращения.

Для расчета мощности вала, вращающегося против силы, применяется формула:

N = 2π x M x n,

где n – скорость в об/с (n = ω/2π).

Отсюда получается то же упрощенное выражение:

N = M x ω.

Таким образом, двигатель может достичь высокой мощности либо при высокой скорости, либо, обладая большим крутящим моментом. Если угловая скорость ω равна нулю, то мощность тоже равна нулю, независимо от крутящего момента.

Видео

Оцените статью:

физические формулы, использующие мощность и напряжение

При выборе какого-либо электрического оборудования одним из важных параметров, на который обращается внимание, является мощность изделия. Этот параметр неразрывно связан с силой тока и напряжением. Чтобы рассчитать силу тока, напряжение или мощность в электрической цепи, используются несложные формулы. Но чтобы осмысленно проводить такие вычисления, желательно понимать физическую природу возникновения этих величин.

Физическое понятие величин

Любая электрическая цепь характеризуется рядом параметров. Наиболее важными из них являются сила тока, напряжение, мощность и сопротивление. Эти характеристики связаны между собой и зависят друг от друга. Явление, объединяющее их, называется электричеством.

Это понятие было введено ещё в 1600 году английским физиком Уильямом Гилбертом, изучающим магнитные и электрические явления. Исследуя магнетизм в природе, учёный установил, что некоторые тела при трении начинают обладать силой притяжения по отношению к другим предметам, в частности, к янтарю. Поэтому он и назвал открытое явление ēlectricus, что в переводе с латинского обозначает «янтарный».

Продолжая его исследования, немецкий физик Отто фон Герике в 1663 году изобрёл электрическую машину, которая представляла собой металлический стержень с одетым на него серным шаром. В результате он выяснил, что материалы могут не только притягивать вещества, но и отталкивать. Но только через восемьдесят лет американец Бенджамин Франклин создал теорию электричества, введя такие термины, как отрицательный и положительный заряд.

Дальнейшее развитие электричество получило после опытов Шарля Кулона и открытия им закона взаимодействия зарядов. Заключался он в следующем: сила влияния двух точечных зарядов друг на друга в вакууме прямо пропорциональна их произведению и обратно пропорциональна расстоянию между ними в квадрате. После этого благодаря экспериментам таких учёных, как Джоуль, Ленц, Ом, Ампер, Фарадей, Максвелл были введены понятия ток, напряжение и электромагнетизм.

Так, в 1897 году англичанин Джозеф Томсон установил, что носителями зарядов являются электроны. Ранее, в 1880 году, электротехник из России Дмитрий Лачинов сформулировал необходимые условия для передачи электричества на расстояния.

После этих открытий были выработаны фундаментальные определения электричества. Сегодня под ним понимаются свойства материалов образовывать вокруг себя электрическое поле, оказывающее воздействие на располагающиеся рядом другие заряженные частицы. Заряды условно принято разделять на положительные и отрицательные. При их перемещении возникает магнитное поле, при этом одинакового знака заряды притягиваются, а разного — отталкиваются.

Сила тока

Ток — это упорядоченное движение носителей заряда, происходящее под влиянием электрического поля. В качестве положительно заряженных частиц выступают электроны, а отрицательных — дырки. Математически это явление описывается с помощью формулы I = Q*T, где I — ток проводимости (А), Q — заряд частицы (Кл), T — время ©.

То есть электрическим током называется количество зарядов, прошедших через поперечное сечение вещества. Но эта формулировка верна только для тока постоянной величины, в то время как для изменяемого во времени она будет выглядеть

I (T) = dQ/dT.

Плотность движения носителей заряда в материале, то есть количество электричества, проходящего за условно принятое время, называется силой тока. Согласно Международной системе (СИ) его единицей измерения является ампер. Один ампер равен перемещению электрического заряда, равного одному кулону, через поперечное сечение за одну секунду.

Носители заряда могут двигаться как упорядоченно, так и хаотично. При их движении возникает электрическое поле, обозначаемое латинской буквой E. Значение, определяющееся отношением тока к поперечному сечению проводника, называется плотностью тока. За единицу её измерения принимается А/мм

2.

По своему виду ток различают на следующие типы:

1. Переноса. Характеризуется движением зарядов, осуществляемым в свободном пространстве. Этот тип характерен для газоразрядных приборов.
2. Смещения. Возникает в диэлектриках и определяется упорядоченным перемещением связанных заряженных частиц.
3. Полный. Определяется суммарным значением тока: проводимости, переноса и смещения.
4. Постоянный. Это такой вид, который может изменять величину, но не изменяет направление движения, то есть свой знак.
5. Переменный. Такого вида ток может изменяться как по величине, так и по направлению (знаку).

Переменный вид разделяется по форме и может быть синусоидальным и несинусоидальным. Для расчёта силы тока синусоидальной формы используется формула Is = Ia*sin ωt, где Ia — максимальное значение тока (A), ω — угловая скорость, равная 2πf (Гц).

Физические тела, в которых возможно протекание тока, называют проводниками, а в тех, где возникают препятствия его прохождению — диэлектриками. Промежуточное состояние между ними занимают полупроводники.

Разность потенциалов

Напряжением принято называть физическую величину, характеризующую электрическое поле. Она показывает, какую работу понадобится совершить полю для того, чтобы переместить единичный заряд из одной точки в другую. При этом принимается, что этот перенос не влияет на распределение зарядов в источнике поля. Согласно Международной системе единиц напряжение измеряется в вольтах.

Работа по переносу складывается из двух величин — электрических и сторонних. Если сторонние силы не действуют, то напряжение на участке цепи равно разности потенциалов и вычисляется по формуле U = φ1-φ2. При этом потенциал определяется отношением напряжённости электрического поля к заряду. Для его расчёта используют формулу

φ = W/q.

Другими словами, это характеристика поля в определённой точке, не зависящей от величины заряда, находящегося в нём. То есть напряжение в общем случае определяется работой электростатического поля, возникающего при движении заряда вдоль его силовых линий. Математически его можно рассчитать по формуле U = A/q, где А — совершаемая работа по перемещению (Дж), q — энергия заряда (Кл).

Применительно к сети переменного тока для напряжения используются следующие понятия:

1. Мгновенное. Это значение физической величины, измеренное в конкретный момент времени: U = U (t). Для синусоидального сигнала мгновенное напряжение находится с помощью выражения U (t) = Ua sin (ὤt + φ).
2. Амплитудное. Характеризуется наибольшей величиной мгновенного значения без учёта знака: Ua = max (U (t)).
3. Среднее. Определяется за полный период сигнала по формуле Us = 1/T ʃ U (t)*dt. Для синусоидальной формы это значение равно нулю.

Проводя расчёт напряжения, редко используется понятие электрического потенциала. Связано это с тем, что условно принято за одну из точек потенциала принимать землю.

Это значение берётся равным нулю, а все остальные потенциалы считаются относительно неё. Говоря, что напряжение в определённой точке составляет 300 вольт, имеется в виду разность потенциалов между этой точкой и землёй, равная этому значению.

Электрическая мощность

Электрическая мощность характеризует скорость передачи электрической энергии или её преобразование. Единицей её измерения является ватт. Для того чтобы посчитать мощность на определённом участке цепи, необходимо перемножить значение напряжения и силы тока на этом участке. Исходя из определения электрического напряжения, можно сказать, что заряд при движении совершает работу, численно равную ей на участке цепи. Если же умножить работу на количество зарядов, то можно найти общее значение работы, которую совершили заряды на этом участке.

Исходя из физического определения, что мощность — это работа за единицу времени, получается выражение P = A/Δt, где A — работа, совершаемая зарядом при перемещении от начальной точки к конечной (Дж), Δt — время, затраченное на полное перемещение заряда ©.

Для всех зарядов в цепи мощность можно найти благодаря формуле P = (U/ Δt) * Q, где Q — общее число зарядов.

Так как ток представляет собой заряд, протекающий в единицу времени (I = Q/ Δt), то получается, что мощность равна произведению тока на напряжение, то есть P = U*I (Вт).

В цепи с постоянным током его сила и напряжение всегда имеют постоянное значение в определённой точке, поэтому для любого момента времени мощность можно вычислить по формуле P = I*U = I2*R = U2/R, где R — сопротивление прохождению тока в электрической цепи (Ом). Если же в этой сети находится источник электродвижущей силы, то мощность находится как P = I*E+ I2*r, где Е — электродвижущая сила или ЭДС (В), r — внутреннее сопротивление источника ЭДС (Ом).

Для цепи, в которой её параметры изменяются по какому-то циклу, мощность в определённой точке интегрируется по времени. При этом существуют следующие виды мощности:

1. Активная. Для её нахождения используется расчёт, учитывающий угол сдвига фаз φ. Находится согласно формуле P = U*I*cos φ.
2. Реактивная. Характеризуется нагрузками, создаваемыми электрическими устройствами в виде колебаний энергии электромагнитного поля. Её вычисление осуществляется по формуле P = U*I*sin φ.
3. Полная. Определяется произведением действующих значений тока и напряжения, связана с другими видами мощности выражением S= √(P ² +Q ²).

Закон Ома для цепи

Проводя расчёты мощности по напряжению и току на практике, часто используют закон Ома. Он устанавливает связь между током, сопротивлением и напряжением. Этот закон был открыт путём проведения Симоном Омом ряда экспериментов и сформулирован им в 1826 году. Он выяснил, что величина тока на участке цепи прямо пропорциональна разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Закон Ома можно записать в следующем виде: I = U/R, где I — значение силы тока (А), U — разность потенциалов (В), R — сопротивление цепи прохождению тока (Ом).

Для полной же цепи эту формулу можно записать так: I = E/(R+ r0), где E — ЭДС источника питания (В), r0 — внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).

Таким образом, для участка цепи будет справедливо выражение P = U2/R = I2R, а для полной цепи — P = (E/(R+ R0))²*R. Именно эти две формулы и используются чаще всего для расчётов электрических сетей или мощности необходимого оборудования.

Различные компоненты электрической сети в определённый момент времени потребляют разную величину тока. Поэтому очень важно правильно рассчитать, какое количество энергии подводится в тот или иной момент в определённое место цепи, чтобы не допустить перегрузок на линии и возникновения аварийных ситуаций.

Этим и занимаются разработчики схем, упрощая их до состояния, когда можно рассчитать необходимую мощность, используя закон Ома.

Практический расчёт

Например, пусть понадобится узнать, на какой ток необходимо приобрести устанавливаемый на участок цепи автоматический выключатель. При этом известно, что в линию, на которой он будет установлен, одновременно будут включаться холодильник с максимальной мощностью потребления энергии один киловатт, бойлер (два киловатта) и люстра, потребляющая 90 ватт. В месте установки используется однофазная сеть, рассчитанная на рабочее напряжение 220 вольт.

На первом этапе расчёта понадобится суммировать всю мощность подключаемых к линии электроприборов. Так, P общ. = 1000 + 2000 + 90 +220 = 3310 Вт. Используя формулу P = I*U, находится необходимое значение тока: I = P/U = 3310/220 = 15,04 А.

Из стандартного ряда выключателей наиболее близкое значение имеет автомат на 16 А. Поскольку необходимо покупать устройство защиты с небольшим запасом, то для рассматриваемого примера подойдёт выключатель, рассчитанный на 20 ампер.

Благодаря таким вычислениям можно рассчитать любой параметр электрической цепи, но это при учёте достаточного количества вводных данных.

Механическая работа — определение, формула, виды, свойства

Для нас привычно понятие «работа» в бытовом смысле. Работая, мы совершаем какое-либо действие, чаще всего полезное. В физике (если точнее, то в механике) термин «работа» показывает, какую силу в результате действия приложили, и на какое расстояние тело в результате действия этой силы переместилось.

Например, нам нужно поднять велосипед по лестнице в квартиру. Тогда работа будет определяться тем, сколько весит велосипед и на каком этаже (на какой высоте) находится квартира.

Механическая работа — это физическая величина, прямо пропорциональная приложенной к телу силе и пройденному телом пути.

Чтобы рассчитать работу, нам необходимо умножить численное значение приложенной к телу силы F на путь, пройденный телом в направлении действия силы S. Работа обозначается латинской буквой А.

Механическая работа А = FS A — механическая работа [Дж] F — приложенная сила [Н] S — путь [м]

Если под действием силы в 1 ньютон тело переместилось на 1 метр, то данной силой совершена работа в 1 джоуль.

Поскольку сила и путь — векторные величины, в случае наличия между ними угла формула принимает вид.

Механическая работа А = FScosα A — механическая работа [Дж] F — приложенная сила [Н] S — путь [м] α — угол между векторами силы и перемещения []

Числовое значение работы может становиться отрицательным, если вектор силы противоположен вектору скорости. Иными словами, сила может не только придавать телу скорость для совершения движения, но и препятствовать уже совершаемому перемещению. В таком случае сила называется противодействующей.

Для совершения работы необходимы два условия:

• чтобы на тело действовала сила,
• чтобы происходило перемещение тела.

Сила, действующая на тело, может и не совершать работу. Например, если кто-то безуспешно пытается сдвинуть с места тяжелый шкаф. Сила, с которой человек действует на шкаф, не совершает работу, поскольку перемещение шкафа равно нулю.

Запомнить!

Работа равна нулю, если при приложенной силе перемещение отсутствует.

Полезная и затраченная работа

Был такой мифологический персонаж у древних греков — Сизиф. За то, что он обманул богов, те приговорили его после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх по горе, откуда этот булыжник скатывался — и так без конца. В общем, Сизиф делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Поэтому бесполезную работу и называют «сизифов труд».

Чтобы разобраться в понятиях полезной и затраченной работы, давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень больше не скатывается с горы, а КПД перестал быть нулевым.

Полезная работа в этом случае равна потенциальной энергии, приобретенной булыжником. Потенциальная энергия, в свою очередь, прямо пропорциональна высоте: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. Выходит, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше полезная работа.

Потенциальная энергия Еп = mgh m — масса тела [кг] g — ускорение свободного падения [м/с2] h — высота [м] На планете Земля g ≈ 9,8 м/с2

Затраченная работа в нашем примере — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа А = FS A — механическая работа [Дж] F — приложенная сила [Н] S — путь [м]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?

Все очень просто! Задаем два вопроса:

1. За счет чего происходит процесс?


2. Ради какого результата?

В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы).

Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

Мощность

На заводах по всему миру большинство задач выполняют машины. Например, если нам нужно закрыть крышечками тысячу банок колы, аппарат сделает это в считанные минуты. У человека эта задача заняла бы намного больше времени. Получается, что машина и человек выполняют одинаковую работу за разные промежутки времени. Для того, чтобы описать скорость выполнения работы, нам потребуется понятие мощности.

Мощностью называется физическая величина, равная отношению работы ко времени ее выполнения.

Мощность N = A/t N — мощность [Вт] A — механическая работа [Дж] t — время [с]

Один ватт — это мощность, при которой работа в один джоуль совершается за одну секунду.

Также для мощности справедлива другая формула:

Мощность N = Fv N — мощность [Вт] F — приложенная сила [Н] v — скорость [м/с]

Как и для работы, для мощности справедливо правило знаков: если векторы направлены противоположно, значение мощности будет отрицательным.

Поскольку сила и скорость — векторные величины, в случае наличия между ними угла формула принимает следующий вид:

Мощность N = Fvcosα N — мощность [Вт] F — приложенная сила [Н] v — скорость [м/с] α — угол между векторами силы и скорости []

Примеры решения задач

Задача 1

Ложка медленно тонет в большой банке меда. На нее действуют сила тяжести, сила вязкого трения и выталкивающая сила. Какая из этих сил при движении тела совершает положительную работу? Выберите правильный ответ:

1. Выталкивающая сила.


2. Сила вязкого трения.


3. Сила тяжести.


4. Ни одна из перечисленных сил.

Решение

Поскольку ложка падает вниз, перемещение направлено вниз. В ту же сторону, что и перемещение, направлена только сила тяжести. Это значит, что она совершает положительную работу.

Ответ: 3.

Задача 2

Ящик тянут по земле за веревку по горизонтальной окружности длиной L = 40 м с постоянной по модулю скоростью. Модуль силы трения, действующей на ящик со стороны земли, равен 80 H. Чему равна работа силы тяги за один оборот?

Решение

Поскольку ящик тянут с постоянной по модулю скоростью, его кинетическая энергия не меняется. Вся энергия, которая расходуется на работу силы трения, должна поступать в систему за счет работы силы тяги. Отсюда находим работу силы тяги за один оборот:

Ответ: 3200 Дж.

Задача 3

Тело массой 2 кг под действием силы F перемещается вверх по наклонной плоскости на расстояние l = 5 м. Расстояние тела от поверхности Земли при этом увеличивается на 3 метра. Вектор силы F направлен параллельно наклонной плоскости, модуль силы F равен 30 Н. Какую работу при этом перемещении в системе отсчета, связанной с наклонной плоскостью, совершила сила F?

Решение

В данном случае нас просят найти работу силы F, совершенную при перемещении тела по наклонной плоскости. Это значит, что нас интересуют сила F и пройденный путь. Если бы нас спрашивали про работу силы тяжести, мы бы считали через силу тяжести и высоту.

Работа силы определяется как скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения тела. Следовательно:

A = Fl = 30 * 5 = 150 Дж

Ответ: 150 Дж.

Задача 4

Тело движется вдоль оси ОХ под действием силы F = 2 Н, направленной вдоль этой оси. На рисунке приведен график зависимости проекции скорости v^x тела на эту ось от времени t. Какую мощность развивает эта сила в момент времени t = 3 с?

Решение

На графике видно, что проекция скорости тела в момент времени 3 секунды равна 5 м/с.

Мощность можно найти по формуле N = Fv.

N = FV = 2×5 = 10 Вт

Ответ: 10 Вт.

Формула для нахождения мощности — Морской флот

Прежде чем рассматривать электрическую мощность, следует определиться, что же представляет собой мощность вообще, как физическое понятие. Обычно, говоря об этой величине, подразумевается определенная внутренняя энергия или сила, которой обладает какой-либо объект. Это может быть мощность устройства, например, двигателя или действия (взрыв). Ее не следует путать с силой, поскольку это различные понятия, хотя и находящиеся в определенной зависимости между собой. Любые физические действия совершаются под влиянием силы. С ее помощью проделывается определенный путь, то есть выполняется работа. В свою очередь, работа А, проделанная в течение определенного времени t, составит значение мощности, выраженное формулой: N = A/t (Вт = Дж/с).

Другое понятие мощности связано со скоростью преобразования энергии той или иной системы. Одним из таких преобразований является мощность электрического тока, с помощью которой также выполняется множество различных работ. В первую очередь она связана с электродвигателями и другими устройствами, выполняющими полезные действия.

Что такое мощность электрического тока

Мощность тока связана сразу с несколькими физическими величинами. Напряжение (U) представляет собой работу, затрачиваемую на перемещение 1 кулона. Сила тока (I) соответствует количеству кулонов, проходящих за 1 секунду. Таким образом, ток, умноженный на напряжение (I x U), соответствует полной работе, выполненной за 1 секунду. Полученное значение и будет мощностью электрического тока.

Приведенная формула мощности тока показывает, что мощность находится в одинаковой зависимости от силы тока и напряжения. Отсюда следует, что одно и то же значение этого параметра можно получить за счет большого тока и малого напряжения и, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство позволяет передавать электроэнергию на дальние расстояния от источника к потребителям. В процессе передачи ток преобразуется с помощью трансформаторов, установленных на повышающих и понижающих подстанциях.

Существует два основных вида электрической мощности – активная и реактивная. В первом случае происходит безвозвратное превращение мощности электрического тока в механическую, световую, тепловую и другие виды энергии. Для нее применяется единица измерения – ватт. 1Вт = 1В х 1А. На производстве и в быту используются более крупные значения – киловатты и мегаватты.

К реактивной мощности относится такая электрическая нагрузка, которая создается в устройствах за счет индуктивных и емкостных колебаний энергии электромагнитного поля. В переменном токе эта величина представляет собой произведение, выраженное следующей формулой: Q = U х I х sin(угла). Синус угла означает сдвиг фаз между рабочим током и падением напряжения. Q является реактивной мощностью, измеряемой в Вар – вольт-ампер реактивный. Данные расчеты помогают эффективно решить вопрос, как найти мощность электрического тока, а формула, существующая для этого, позволяет быстро выполнить вычисления.

Обе мощности можно наглядно рассмотреть на простом примере. Какое-либо электротехническое устройство оборудовано нагревательными элементами – ТЭНами и электродвигателем. Для изготовления ТЭНов используется материал, обладающий высоким сопротивлением, поэтому при прохождении по нему тока, вся электрическая энергия преобразуется в тепловую. Данный пример очень точно характеризует активную электрическую мощность.

Что касается электродвигателя, то внутри него расположена медная обмотка, обладающая индуктивностью, которая, в свою очередь, обладает эффектом самоиндукции. Благодаря этому эффекту, происходит частичный возврат электричества обратно в сеть. Возвращаемая энергия характеризуется небольшим смещением в параметрах напряжения и тока, оказывая негативное влияние на электрическую сеть в виде дополнительных перегрузок.

Такие же свойства имеют и конденсаторы из-за своей электрической емкости, когда накопленный заряд отдается обратно. Здесь также смещаются значения тока и напряжения, только в противоположном направлении. Данная энергия индуктивности и емкости, со смещением по фазе относительно значений действующей электросети, как раз и есть реактивная электрическая мощность. Благодаря противоположному эффекту индуктивности и емкости в отношении сдвига фазы, становится возможным выполнить компенсацию реактивной мощности, повышая, тем самым, эффективность и качество электроснабжения.

По какой формуле вычисляется мощность электрического тока

Правильное и точное решение вопроса чему равна мощность электрического тока, играет решающую роль в деле обеспечения безопасной эксплуатации электропроводки, предупреждения возгораний из-за неправильно выбранного сечения проводов и кабелей. Мощность тока в активной цепи зависит от силы тока и напряжения. Для измерения силы тока существует прибор – амперметр. Однако не всегда возможно воспользоваться этим прибором, особенно когда проект здания еще только составляется, а электрической цепи просто не существует. Для таких случаев предусмотрена специальная методика проведения расчетов. Силу тока можно определить по формуле при наличии значений мощности, напряжения сети и характера нагрузки.

Существует формула мощности тока, применительно к постоянным значениям силы тока и напряжения: P = U x I. При наличии сдвига фаз между силой тока и напряжением, для расчетов используется уже другая формула: P = U x I х cos φ. Кроме того, мощность можно определить заранее путем суммирования мощности всех приборов, которые запланированы к вводу в эксплуатацию и подключению к сети. Эти данные имеются в технических паспортах и руководствах по эксплуатации устройств и оборудования.

Таким образом, формула определения мощности электрического тока позволяет вычислить силу тока для однофазной сети: I = P/(U x cos φ), где cos φ представляет собой коэффициент мощности. При наличии трехфазной электрической сети сила тока вычисляется по такой же формуле, только к ней добавляется фазный коэффициент 1,73: I = P/(1,73 х U x cos φ). Коэффициент мощности полностью зависит от характера планируемой нагрузки. Если предполагается использовать лишь лампы освещения или нагревательные приборы, то он будет составлять единицу.

При наличии реактивных составляющих в активных нагрузках, коэффициент мощности уже считается как 0,95. Данный фактор обязательно учитывается в зависимости от того, какой тип электропроводки используется. Если приборы и оборудование обладают достаточно высокой мощностью, то коэффициент составит 0,8. Это касается сварочных аппаратов, электродвигателей и других аналогичных устройств.

Для расчетов при наличии однофазного тока значение напряжения принимается 220 вольт. Если присутствует трехфазный ток, расчетное напряжение составит 380 вольт. Однако с целью получения максимально точных результатов, необходимо использовать в расчетах фактическое значение напряжения, измеренное специальными приборами.

От чего зависит мощность тока

Мощность тока, различных приборов и оборудования зависит сразу от двух основных величин – силы тока и напряжения. Чем выше ток, тем больше значение мощности, соответственно, при повышении напряжения, мощность также возрастает. Если напряжение и сила тока увеличиваются одновременно, то мощность электрического тока будет возрастать как произведение той и другой величины: N = I x U.

Очень часто возникает вопрос, в чем измеряется мощность тока? Основной единицей измерения этой величины является 1 ватт (Вт). Таким образом, 1 ватт является мощностью устройства, потребляющего ток силой в 1 ампер, при напряжении 1 вольт. Подобной мощностью обладает, например, лампочка от обычного карманного фонарика.

Расчетное значение мощности позволяет точно определить расход электрической энергии. Для этого необходимо взять произведение мощности и времени. Сама формула выглядит так: W = IUt где W является расходом электроэнергии, произведение IU – мощностью, а t – количеством отработанного времени. Например, чем больше продолжается работа электрического двигателя, тем большая работа им совершается. Соответственно возрастает и потребление электроэнергии.

Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа.

Мощность электрического тока через напряжение и ток

Мощность электрического тока — это отношение произведенной им работы ко времени в течение которого совершена работа.

Мощность является физической величиной, равной, как правило, скоростью изменения энергии целой системы. Если говорить более конкретно о том, чему равна мощность, то можно сказать, что она напрямую зависит от соотношения выполненной за определенный срок времени работы и размера этого самого промежутка времени. Существует понятие средней и мгновенной мощности. То есть, если речь идет о мощности системы в некотором промежутке времени, то это – средняя мощность. Если же рассматривается мощность на данный момент, то это – мгновенная мощность. Отсюда получаем следующую формулу:

N (мощность) = Е (энергия)/ t (время)

Следовательно, интеграл, полученный из показателей мгновенной мощности за отдельный срок времени равен полному объему использованной в течение данного периода времени энергии.

В качестве единицы измерения данной величины принято использовать ватт. Учитывая предыдущую формулу можно сказать, что 1 Ватт = 1 Дж / 1 с. Еще одной популярной единицей для измерения величины мощности считается лошадиная сила.

Что такое мощность в механике?

Сила, действующая на тело, находящееся в движении, выполняет работу. В таком случае, мощность определяется скалярным произведением вектора силы и вектора скорости, с которой система движется в пространстве. То есть:

В данной формуле F – это сила, v – это скорость, a – это угол связывающий вектор скорости и вектор силы.

Если речь идет о вращательном движении тела, то уместна следующая формула:

N = M * w = (2П * М * n) / 60

В данной формуле M – это момент силы, w – это угловая скорость, П – это число Пи, а n – это количество оборотов в установленную единицу времени (в минуту).

От чего зависит мощность электрической энергии?

Термин электрической мощности характеризует скорость изменения или передачи электрической энергии. Изучая сеть переменного тока, кроме понятия «мгновенная мощность», которое соответствует традиционно физическому определению, принято использовать и активную мощность. Активная мощность равна среднему показателю мгновенной мощности за период времени, показателю, которым определяется реактивная мощность, соответствующая энергии, перемещающейся между источником и потребителем без диссипации и полному значению мощности, которое определяется произведением активного значения тока и напряжения, не учитывая сдвиг фаз.

Мощность – физическая величина, равная отношению проделанной работы к определенному промежутку времени.

Существует понятие средней мощности за определенный промежуток времени Δt . Средняя мощность высчитывается по этой формуле: N = ΔA / Δt , мгновенная мощность по следующей формуле: N = dA / dt . Эти формулы имеют довольно обобщенный вид, так как понятие мощности присутствует в нескольких ветках физики – механике и электрофизике. Хотя основные принципы расчета мощности остаются приблизительно такими же, как и в общей формуле.

Измеряется мощность в ваттах. Ватт – единица измерения мощности, равная джоулю, деленному на секунду. Кроме ватта, существуют и другие единицы измерения мощности: лошадиная сила, эрг в секунду, масса-сила-метр в секунду.

• Одна метрическая лошадиная сила равна 735 ваттам, английская – 745 ватт.
• Эрг – очень малая единица измерения, один эрг равен десять в минус седьмой степени ватт.
• Один масса-сила-метр в секунду равен 9,81 ваттам.

Измерительные приборы

В основном измерительные приборы для измерения мощности используются в электрофизике, так как в механике, зная определенный набор параметров (скорость и силу), можно самостоятельно высчитать мощность. Но таким же способом и в электрофизике можно высчитывать мощность по параметрам, а на самом деле, в повседневной жизни мы просто не используем измерительных приборов для фиксации механической мощности. Так как чаще всего эти параметры для определенных механизмов и так обозначают. Что касаемо электроники, основным прибором является ваттметр, используемый в быту в устройстве обычного электросчетчика.

Ваттметры можно разделить на несколько видов по частотам:

Ваттметры могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. Низкочастотные (НЧ) имеют в своем составе две катушки индуктивности, бывают как цифровыми, так и аналоговыми, применяются в промышленности и быту в составе обычных электросчетчиков. Ваттметры радиочастотные делятся на две группы: поглощаемой мощности и проходящей. Разница состоит в способе подключения ваттметра в сеть, проходящие подключают параллельно сети, поглощаемые в конце сети, как дополнительную нагрузку. Оптические ваттметры служат для определения мощности световых потоков и лазерных лучей. Применяются в основном на каких-либо производствах и в лабораториях.

Мощность в механике

Мощность в механике напрямую зависит от силы и работы, которую эта сила выполняет. Работа же является величиной, характеризующей силу, приложенную к какому-либо телу, под действием которой тело проходит определенное расстояние. Мощность высчитывается по скалярному произведению вектора скорости на вектор силы: P = F * v = F * v * cos a (сила, умноженная на вектор скорости и на угол между вектором силы и скорости (косинус альфа)).

Так же можно посчитать мощность вращательного движения тела. P = M * w = π * M * n / 30 . Мощность равна (М) моменту силы, умноженному на (w) угловую скорость или пи (п), умноженному на момент силы (М) и (n) частоту вращения, деленных на 30.2 / R .

• Мощность переменного тока не поддается исчислению по формуле постоянного тока. В переменном токе выделяют три вида мощности:

• Активная мощность (Р), которая равна P = U * I * cos f. Где U и I действующие параметры тока, а f (фи) угол сдвига между фазами. Данная формула приведена как пример для однофазного синусоидального тока.
• Реактивная мощность (Q) характеризует нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями электрического однофазного синусоидального переменного тока. Q = U * I * sin f. Единица измерения – вольт-ампер реактивный (вар).
• Полная мощность (S) равна корню квадратов активной и реактивной мощности. Измеряется в вольт-амперах.
• Неактивная мощность – характеристика пассивной мощности присутствующей в цепях с переменным синусоидальным током. Равна квадратному корню суммы квадратов реактивной мощности и мощности гармоник. При отсутствии мощности высших гармоник равна модулю реактивной мощности.

Для того, чтобы перетащить 10 мешков картошки с огорода, расположенного в паре километров от дома, вам потребуется целый день носиться с ведром туда-обратно. Если вы возьмете тележку, рассчитанную на один мешок, то справитесь за два-три часа.

Ну а если закинуть все мешки в телегу, запряженную лошадью, то через полчаса ваш урожай благополучно перекочует в ваш погреб. В чем разница? Разница в быстроте выполнения работы. Быстроту совершения механической работы характеризуют физической величиной, изучаемой в курсе физики седьмого класса. Называется эта величина мощностью. Мощность показывает, какая работа совершается за единицу времени. То есть, чтобы найти мощность, надо совершенную работу разделить на затраченное время.

Формула расчета мощности

И в таком случае, формула расчета мощности принимает следующий вид: мощность= работа/время, или

где N – мощность,
A – работа,
t – время.

Единицей мощности является ватт (1 Вт). 1 Вт – это такая мощность, при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль. Единица эта названа в честь английского изобретателя Дж. Уатта, который построил первую паровую машину. Любопытно, что сам Уатт пользовался другой единицей мощности – лошадиная сила, и формулу мощности в физике в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, ввели позже. Измерение мощности в лошадиных силах используют и сегодня, например, когда говорят о мощности легкового автомобиля или грузовика. Одна лошадиная сила равна примерно 735,5 Вт.

Применение мощности в физике

Мощность является важнейшей характеристикой любого двигателя. Различные двигатели развивают совершенно разную мощность. Это могут быть как сотые доли киловатта, например, двигатель электробритвы, так и миллионы киловатт, например, двигатель ракеты-носителя космического корабля. При различной нагрузке двигатель автомобиля вырабатывает разную мощность , чтобы продолжать движение с одинаковой скоростью. Например, при увеличении массы груза, вес машины увеличивается, соответственно, возрастает сила трения о поверхность дороги, и для поддержания такой же скорости, как и без груза, двигатель должен будет совершать большую работу. Соответственно, возрастет вырабатываемая двигателем мощность. Двигатель будет потреблять больше топлива. Это хорошо известно всем шоферам. Однако, на большой скорости свою немалую роль играет и инерция движущегося транспортного средства, которая тем больше, чем больше его масса. Опытные водители грузовиков находят оптимальное сочетание скорости с потребляемым бензином, чтобы машина сжигала меньше топлива.

Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы . Работой, совершаемой постоянной силой F , называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S :

Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α

формула, в чем измеряется, как определить работу

Что такое сила тяги

Сила тяги — сила, прикладываемая к телу для поддержания его в постоянном движении.

Действие силы тяги

Множество сил, действующих на движущийся объект, для упрощения вычислений делят на две группы: силу тяги и силы сопротивления.

Её прекращение

Когда действие силы тяги прекращается, движущееся тело замедляется и постепенно останавливается, так как на него воздействуют силы, мешающие продолжать двигаться, например, трение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

1 закон Ньютона о действии

Согласно этому закону в формулировке самого Ньютона, любое тело остается в покое или равномерно движется по прямой, пока на него не воздействуют силы, заставляющие его изменить это состояние.

В современной физике в формулировку внесены уточнения:

• закон применим только в системах отсчета, называемых инерциальными;
• тело может вращаться на месте, не находясь под воздействием внешних сил, поэтому вместо термина «тело» следует использовать термин «материальная точка».

Чтобы переместить неподвижный предмет, на него должна воздействовать некая сила. Чтобы изменить скорость движения предмета, также необходимо воздействие силы, замедляющей его или ускоряющей. Так как предметы обладают разной массой и соответственно разной инертностью, силы, достаточные для эффективного воздействия, тоже будут различаться.

Состояние ускорения после воздействия силы тяги

Когда движение равномерное, сила тяги и сила трения совершают одинаковую работу, уравновешивая друг друга. Воздействие силы на тело в направлении движения придает ему ускорение. Если направить ту же силу в противоположном направлении, она замедлит движение тела, что можно назвать отрицательным ускорением.

Формулы для определения силы тяги

Согласно второму закону Ньютона, сумма сил, воздействующих на движущееся тело, равна массе \(m\), умноженной на ускорение \(a\). Универсальной формулы, подходящей для любого сочетания сил, не существует. Чаще всего силу тяги находят с помощью общей формулы\( F_т-\;F_{с}=m\;\times\;a\), где \(F_т\) — сила тяги, \(F_{с}\) — силы сопротивления.
При решении конкретной задачи силы, воздействующие на тело, схематически изображают в виде векторов. На схеме:

• сила тяжести mg;
• сила реакции опоры \(N\);
• сила трения\( F_{тр}\);
• сила тяги \(F\). 

 

При нахождении тела на горизонтальной поверхности сила тяжести и сила реакции опоры уравновесят друг друга. Но если транспортное средство движется в гору или под гору, придется учесть влияние уклона. Тогда формула может выглядеть так: \(F_т-\;F_с-\;mg\;\times\;\sin\alpha=m\;\times\;a.\)

Работа A, которую должна совершить сила тяги, сдвигая тело, связана с ней соотношением \(A\;=\;F\;\times\;s\). \(s\) здесь — расстояние, на которое тело переместилось.

Какое условие должно соблюдаться

Сила тяги всегда должна быть больше противодействующих ей сил.

Формула через мощность

Полезную механическую мощность \(N\) можно вычислить по формуле \(N=F_т\;\times\;v\), где \(v\) — скорость. Для определения силы тяги нужно разделить мощность на скорость: \(F_т\;=\;\frac N v.\)

Измерение и обозначение силы тяги

Силу тяги обозначают \(F_т\) или \(F\). Единица измерения — ньютон (\(Н\)).
Для решения задач недостаточно измерить усилие, приложенное к объекту, и выразить его конкретным числом, так как сила обладает еще и направлением. Чтобы подчеркнуть, что сила — векторная величина, к буквенному обозначению добавляют стрелку.

Как определить силу тяги двигателя. Примеры решения задач

Задача 1

Автомобиль может разгоняться до 216 км/ч. Максимальная мощность двигателя равна 96 кВт. Определите максимальную силу тяги двигателя.

Решение

Переведем киловатты в ватты, а километры в час — в метры в секунду:

\(96\;\times\;1000=96000\;Вт\)

\(\frac{216\times1000}{3600}=60\frac мс\)

\(F_т\;=\;\frac N v = \frac{96000}{60} = 1600 Н\)

Задача 2

Троллейбус весом 12 тонн за 5 секунд проезжает по горизонтальной дороге 10 метров.{}=\frac{20}{25}\;=\;0,8\)

\(F_т=\;12000\times0,8\;+\;2400\;=\;12000\;Н\;=\;12\;кН\)

Задача 3

Транспорт, весящий 4 тонны, едет в гору. Уклон — 1 метр на каждые 25 метров пути. \(\mu\) — 0,1 от силы тяжести, \(а = 0\). Определите силу тяги.

Решение

Начертим схему:

 

\(m\times g\;+\;N\;+\;F_{тр\;}+\;F_т\;=\;m\times a\)

Сделаем проекции на координатные оси:

\(OX: -\;mg\;\times\;\sin\alpha\;-\;F_{тр\;}+\;F_т\;=\;0\)

\(OY: N\;-\;mg\;\times\;\cos\alpha\;=\;0 => N\;=\;mg\;\times\;\cos\alpha\;\)

\(F_{тр}\;=\;\mu N\;=\;\mu mg\;\times\;\cos\alpha\)

Подставим значение \(F_{тр}\) в уравнение \(OX\) и определим \(F_т\):

\(-mg\;\times\;\sin\alpha\;-\;\mu\)

\(mg\;\times\;\cos\alpha\;+\;F_т\;=\;0\)

\(=> F\;=\;mg\;\left(\sin\alpha\;+\;\mu\;\times\;\cos\alpha\right)\)

Найдем синус и косинус \(\alpha\), подставим их в общую формулу:

\(\sin\alpha\;=\;\frac hl\;=\;\frac1{25}\)

\(\cos\alpha\;=\;\frac{\sqrt{l^{2\;}-\;h^2}}l\;\)

\(F\;=\;\frac{4\;\times\;10^{3\;}\;\times\;9,8\;\times\left(1\;+\;0,1\;\sqrt{l^{2\;}-\;h^2}\right)}{25}\;=\;5,5\;\times\;10^3\;Н\;=\;5,5\;кН\)

Вы спрашивали: Как определить мощность формула?

Мощность электрического тока можно вычислить и другим путем. Предположим, что нам известны сила тока в цепи и сопротивление цепи, а напряжение неизвестно.

Как определить мощность?

Мощность численно равна произведению тока, протекающего через нагрузку, и приложенного к ней напряжения. Чтобы перевести Ватты в Амперы, понадобится формула: I = P / U, где I – это сила тока в амперах; P – мощность в ваттах; U – напряжение у вольтах.

Как определить мощность тока формула?

P = A t = U ⋅ I ⋅ t t = U ⋅ I . Таким образом: Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P = U ⋅ I . Из этой формулы можно определить и другие физические величины.

Как определить мощность на участке цепи?

Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках: P=P1+P2+… +Pn+… 6.

Как рассчитать мощность если известно напряжение и сила тока?

МОЩНОСТЬ = СИЛА ТОКА * НАПРЯЖЕНИЕ, то есть ВАТТЫ = АМПЕРЫ * ВОЛЬТЫ.

Как рассчитать мощность ватт?

Мощность равна произведению силы тока на напряжение, то есть 1 Вт = 1 А х 1 В. Формула: Р = I х V. Например, если сила тока равна 3 А, а напряжение равно 110 В, то мощность равна: 3 х 110 = 330 Вт. (Формула: Р = I х V, где Р – мощность).

Как определить электрическую мощность?

Для измерения мощности электрического тока принята единица, называемая ватт (Вт). Мощностью в 1 Вт обладает ток силой в 1 А при разности потенциалов, равной 1 В. Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нужно силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах.

Какую формулу удобнее всего использовать для вычисления мощности тока на участке цепи на котором проводники соединены последовательно?

Формулу Q = I2Rt удобно применять, когда сила тока в проводниках одинакова, то есть когда они соединены последовательно (рис. 58.1).

Как определить мощность двигателя формула?

Мощность (N) определяют по формуле: N = A t . Единицей измерения мощности в системе СИ является Ватт (русское обозначение — Вт, международное — W). Для определения мощности двигателя автомобилей и других транспортных средств используют исторически более древнюю единицу измерения — лошадиная сила (л.

Как найти мощность зная силу тока и сопротивление?

P = U*I. Запомнив эту нехитрую формулу, на практике можно рассчитать мощность. Например, если известны значения тока и сопротивления, а о напряжении сведений нет, можем воспользоваться законом Ома, подставив в формулу вместо него I*R.

Как определить мощность насоса?

Q=P, где Q — расход теплоносителя через котел, л/мин; Р — мощность котла, кВт. Например, для котла мощностью 20 кВт расход воды составляет примерно 20 л/мин.

Как найти силу тока через мощность?

Через мощность и напряжение

В паспорте электроприбора обычно указывается его номинальная мощность и параметры электрической сети, для работы с которой он предназначен. Имея в распоряжении эти данные, можно вычислить силу тока по формуле: I = P/U. Данное выражение вытекает из формулы для расчета мощности: P = IU.

Какие меры принимаются Чтобы увеличить коэффициент мощности?

Увеличения коэффициента мощности (уменьшения угла φ — сдвига фаз тока и напряжения) можно добиться следующими способами:

• заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности,
• понижением напряжения
• выключением двигателей и трансформаторов, работающих на холостом ходу,

Как найти эдс если есть напряжение?

I=U/R, где U – напряжение, а в рассмотренном примере — ЭДС.

Чем отличается мощность и сила тока?

Таким образом, сила тока это, потребление тока нагрузкой или необходимое количества тока, для получения выработки мощности нагрузки. Мощность тока, это работа нагрузки за единицу времени.

03. Мощность, энергия и гравитация

Примечание: это многостраничная статья.
Для навигации используйте раскрывающиеся списки и клавиши со стрелками вверху и внизу каждой страницы.

Мощность

Мощность в ваттах — это скорость, с которой выполняется работа или расходуется энергия. В механической задаче мощность — это производная от энергии или работы по времени. В данном контексте мощность — это мгновенное произведение силы на расстояние, деленное на время :

.

(1) $ \ displaystyle p = \ frac {f \ d} {t} $

Где:

• p = Мощность, Вт.
• f = Сила, ньютоны
• d = Водоизмещение, м
• t = Время, секунды

Поскольку $ \ rm {\ frac {displacement} {time}} $ равняется скорости, существует более полезная альтернативная форма приведенного выше уравнения:

(2) $ \ Displaystyle р = е \ v $

Где v = скорость в метрах в секунду.

Я прошу своих читателей обратить внимание на уравнение (2), что для того, чтобы расходовать мощность, должны присутствовать как сила, так и скорость , и сила должна быть приложена в направлении скорости.Статическая сила без скорости не требует энергии для поддержания себя, а скорость (включая скорость вращения) без силы также не требует энергии.

Опять же, чтобы расходовать мощность:

• Должны присутствовать сила и скорость, и
• Сила должна быть приложена в направлении скорости.

Это определение может показаться излишне строгим и подробным, но рассмотрим волчок — он имеет как силу (центростремительную силу, перпендикулярную ее скорости), так и скорость вращения, но для поддержания скорости не требуется никакой энергии (волчок будет только замедлиться, если присутствует трение).Причина в том, что направление силы перпендикулярно направлению скорости.

Энергия

Энергия в джоулях (или ватт-секундах) — это мощность, умноженная на время. Это означает, что расход 100 Вт за 30 минут представляет собой расход энергии (100 x 30 x 60) 180 000 джоулей.

Помните, что энергия всегда сохраняется .Если энергия расходуется на поднятие тяжести, она должна иметь некоторую предшествующую форму (даже иногда в виде массы). Акт подъема массы представляет собой пример преобразования энергии (потенциальной в кинетическую энергию), и после того, как масса была поднята, энергия, затраченная на ее подъем, остается в виде (а) гравитационной потенциальной энергии и (б) небольшого количества дополнительной энергии. масса.

Подъем груза

Помните, что говорилось выше — подъем груза против силы тяжести требует силы, а сила, приложенная с течением времени, требует энергии.Разница между мощностью и энергией — это идея исчисления (энергия — это временной интеграл мощности), но не обязательно много разбираться в исчислении, чтобы усвоить эту идею. (Для тех, кто хочет изучить математический анализ, нажмите здесь.)

Мы решили поднять десятикилограммовую массу из предыдущего примера со стола на высокую полку на расстояние трех метров. Сначала мы вычислим требуемую энергию, а затем обсудим мощность по причине, которая станет очевидной.

Для данной массы м , высоты h , над которой должна быть поднята масса, и ускорения свободного падения g , мы вычисляем количество энергии, называемое работой, или силой, умноженной на расстояние, в джоулях:

(3) $ W = mgh $

Где:

• W = Механическая работа, или сила, умноженная на расстояние, энергия в джоулях
• m = Масса, килограммы
• г = Little-g, обсуждалось ранее
• h = высота подъема груза, метров

Чтобы поднять десятикилограммовую массу на три метра против силы тяжести, мы должны затратить столько энергии:

(4) $ W = mgh = 10 \ times 9.80665 \ times 3 = 294,1995 \ \ text {джоули} $

Давайте округлим это до 294 джоулей для следующего обсуждения. Хорошо, у нас есть общая необходимая энергия, но сколько энергии нужно? Помните, что мощность равна силе, умноженной на скорость (уравнение (2) выше), а энергия — это мощность, умноженная на время. Это означает, что все решения ниже будут работать :

• Мощность 294 Вт за одну секунду.
• Степень 29.4 Вт за десять секунд.
• Мощность 2,94 Вт за 100 секунд.

Помните об этой взаимосвязи между мощностью и энергией — небольшое количество энергии, расходуемое в течение длительного времени, может выполнить ту же задачу, что и большое количество энергии, за короткое время. Но во всех случаях требуемая энергия одинакова.

Потенциальная и кинетическая энергия

В простых механических системах энергия имеет две основные формы — потенциальную и кинетическую.Потенциальная энергия — это энергия положения или состояния — спиральная пружина, газ под давлением, книга на высокой полке. Кинетическая энергия — это энергия движения — стрела в полете, поднимаемый груз, спутник на орбите. Многие механические проблемы оказываются описаниями преобразования энергии — потенциальной в кинетическую и обратно. И помните — независимо от деталей, энергия всегда сохраняется — она ​​может быть изменена по форме, но никогда не создается и не разрушается.

Вот подробное описание вышеупомянутой проблемы масс-лифта, выраженное в терминах энергии:

• Допустим, под массой в десять килограммов находится спиральная пружина, которая накапливает механическую энергию, равную 294 джоулям.{-15} \ \ text {килограммы} $

Этот расчет показывает, что энергетический эквивалент пружины прироста массы составляет чуть более трех фемтограмм, что примерно равно массе пяти бактерий E. coli.

В нулевой момент времени пружина отпускается и расходует свои 294 джоулей энергии, поднимая десятикилограммовую массу на три метра.

Потенциальная энергия пружины становится кинетической энергией, энергией движения.

Время, которое занимает это движение, не имеет значения — как объяснялось выше, оно может составлять доли секунды или несколько минут. Единственная проблема заключается в том, затрачивается ли общая механическая энергия в 294 джоуля.

Пружина достигает своей полной высоты, и груз кладется на высокую полку.

То, что раньше было механическим натяжением пружины, стало кинетической энергией во время подъема, а то, что раньше было кинетической энергией, теперь стало потенциальной энергией гравитации в массе, лежащей на полке.Масса теперь имеет увеличение массы в эквиваленте энергии — 3,27 фемтограмм — которое было потеряно пружиной.

Восхождение на гору

Автомобиль должен преодолевать подъем с определенной скоростью. Мы будем использовать описанные выше методы, чтобы определить, сколько лошадиных сил необходимо для достижения указанной скорости набора высоты. Вот подробности:

Рисунок 2: Диаграмма наклона

• Масса автомобиля м : 3000 кг
• Уклон холма (подъем / спуск): 0.{-1} (подъем / бег) $ = 6,84 °
• Желаемая скорость v : 15 м / с (54 км / ч).

Уведомление о номенклатуре. Уклоны холмов иногда выражаются в процентах уклонов, где значение равно:

. {- 1} \ left (\ frac {grade} {100} \ right) $.

При подъеме на уклон мы испытываем меньшую силу тяжести, чем при вертикальном подъеме. Таким образом, силовое уравнение для этого случая представляет собой силовое уравнение $ f = m \ g $, модифицированное углом наклона φ:

(9) $ \ Displaystyle е = м \ г \ грех (\ phi) $

Где:

• f = Сила, ньютоны
• m = Масса, килограммы
• г = Little-g, описанный ранее
• φ = угол наклона

Теперь, когда мы знаем, как вычислить силу, мы можем найти мощность, необходимую для достижения желаемой скорости 15 м / с.На предыдущей странице мы узнали, что мощность равна силе, умноженной на скорость, поэтому:

(10) $ \ displaystyle p = f \ v = m \ g \ sin (\ phi) \ v = 3000 \ times 9.80665 \ times sin (6,84 °) \ times 15 = 52,578,69 \ \ text {ватт} $

Чтобы преобразовать ватты в лошадиные силы, мы разделим на 746 (хотя есть много других возможных значений):

52 578,69 Вт / 746 = 70,48 лошадиных сил.

Мощность против энергии

Мы определили мощность, необходимую для поддержания определенной скорости при подъеме на уклон, теперь мы вычислим энергию, необходимую для преодоления определенного расстояния.Допустим, спуск продолжается два километра — сколько энергии требуется, чтобы подняться на него?

Помните, что энергия — это мощность, умноженная на время. Также помните, что та же самая энергия может быть результатом применения низкого уровня мощности в течение длительного времени или высокого уровня мощности, применяемого в течение короткого времени. Но, что, возможно, более важно, требуемая энергия не зависит от деталей холма, уклона или продолжительности времени, а только от высоты по вертикали, на которую поднимается груз. Все, что нам нужно знать, это расстояние вертикального подъема и масса.

Мы знаем, что автомобиль проехал расстояние d в два километра вверх по уклону с углом φ, равным 6,84 ° (см. Рис. 2 выше). Преобразуем это расстояние в высоту по вертикали х :

(11) $ \ Displaystyle ч = d \ грех (\ фи) = 2000 \ раз грех (6,84 °) = 238,19 \ \ текст {метры} $

Теперь мы можем применить уравнение (11) для вычисления необходимой работы (сила, умноженная на расстояние). Напомним, что машина имеет массу м 3000 килограмм:

(12) $ \ displaystyle W = mgh = 3000 \ times 9.80665 \ раз 238,19 $ = 7,01 мегаджоулей

Примечание: это многостраничная статья.
Для навигации используйте раскрывающиеся списки и клавиши со стрелками вверху и внизу каждой страницы.

Force vs Power — разница и сравнение

Базовая концепция

Сила может возникать только при взаимодействии объектов. Когда объекты взаимодействуют, они толкают или тянут друг друга, будь то прямой контакт или контакт на расстоянии.Примеры сил прямого контакта включают трение автомобильных шин о дорогу или сопротивление воздуха движущемуся автомобилю. Взаимодействие на расстоянии происходит через такие силы, как гравитация и магнетизм. Сила — это фундаментальное выражение физических явлений, равно как и время и расстояние.

Мощность определяется как количество энергии, потребляемой в единицу времени. Другими словами: скорость, с которой выполняется «работа». Работа происходит, когда есть сила, вызывающая движение объекта. Например, человек, прижимающийся к кирпичной стене, потребляет энергию, но работа не выполняется и энергия не создается, потому что стена не двигается.Но если человек толкает стол и передвигает его, значит, работа есть. Власть показывает, насколько быстро выполняется эта работа. Итак, сила — это один из элементов уравнения мощности, наряду с другими основными элементами, такими как расстояние и время.

Формулы

Сила рассчитывается как произведение массы и ускорения свободного падения и обычно обозначается как

, где F — сила, м, — масса, а a — ускорение свободного падения.

Мощность вычисляется как скорость изменения выполненной работы или энергии подсистемы:

где P — мощность, Вт — работа и t — время.

Пример

Сила присуща взаимодействию любых без исключения объектов. Когда бейсболист ударяет по мячу, бита оказывает на мяч силу (и наоборот). Планеты вращаются вокруг Солнца из-за силы. Чтобы вычислить силу в ньютонах бейсбольного мяча весом 146 г, вы просто умножаете массу (в килограммах, так.146) за счет ускорения (сила тяжести Земли составляет 9,8 метра в секунду), что равно 1,43 ньютона.

Если человек бежит, а затем поднимается по одному и тому же лестничному пролету, оба раза выполняется один и тот же объем работы, но во время бега вырабатывается больше энергии, поскольку тот же объем работы выполняется за меньшее время.

Единицы измерения

В научных приложениях сила измеряется в ньютонах, а в английской системе — в фунтах. Единица силы в системе СИ — ньютон (Н).Один ньютон — это сила, необходимая для ускорения массы в один килограмм со скоростью один метр в секунду в квадрате, или кг · м · с − 2. Один ньютон равен 100 000 дин.

В системе СИ единицей мощности является ватт (Вт). Один ватт равен одному джоулю в секунду, где джоуль — единица энергии. Это стандартная единица измерения, но мощность может быть выражена любыми способами энергии во времени. Еще одно распространенное выражение мощности — это лошадиные силы, где 1 лошадиная сила равна 746 Вт.

Ученые-тезки

Силы вызывают ускорение (изменение скорости).Стандартная единица силы была названа в честь Исаака Ньютона в честь его 2-го закона, который гласит: «Ускорение объекта прямо пропорционально приложенной силе …» 1 ньютон — это количество силы, необходимое для ускорения массы 1 килограмм со скоростью 1 метр в секунду.

Джеймс Ватт был шотландским изобретателем и инженером. Ватт создал систему измерения мощности, чтобы помочь объяснить улучшения мощности его парового двигателя. Из-за его большого вклада в повышение эффективности паровых двигателей научное сообщество решило почтить его память, назвав в его честь единицу мощности.Ватт был добавлен к системе СИ как единица мощности в 1960 году.

Список литературы

Эпизод 218: Механическая сила | IOPSpark

Вт = Fd

Силы и движение

Эпизод 218: Механическая сила

Практическая деятельность для 16-19

• Время активности 60 минут
• Уровень Продвинутый

Мощность — это скорость выполнения работы, т.е.е. скорость, с которой энергия передается силой. Вероятно, ваши ученики будут знакомы с этим определением. Возможно, они также изучали власть в электрическом контексте.

Краткое содержание урока

• Обсуждение: Значение силы (10 минут)
• Рабочий пример: Пример расчета; мощность = сила × скорость (10 минут)
• Студенческий эксперимент: простые измерения силы человека (20 минут)
• Вопросы студентов: Практические расчеты (20 минут)

Многие практические действия, предложенные ранее в этом разделе, можно легко адаптировать для работы с властью; просто измерьте время, в течение которого действует сила, и вычислите: мощность = проделанная работа, затраченное время.

Обсуждение: Значение силы

Дайте определение власти — вероятно, это будет пересмотр для ваших учеников. Спросите единицу измерения (ватт, Вт) и ее отношение к базовым единицам СИ

(1 Вт = 1 кг м ² с ^-3 ).

Рабочие примеры: Пример расчета; мощность = сила × скорость.

Двигатель автомобиля обеспечивает поступательное усилие в 1000 Н. Если автомобиль движется, какая мощность развивается?

За 1 с машина проезжает 20 м.Отсюда мы можем рассчитать:

работа за 1 с = сила × расстояние

выполненных работ = 1000 Н × 20 м

выполненной работы = 20 кДж

мощность = выполненная работа, затраченное время

мощность = 20 кДж1 с

мощность = 20 кВт

Из этого примера вы можете указать, что мы могли бы также использовать альтернативную форму уравнения для мощности:

мощность = сила × скорость

например мощность = проделанная работа, затраченное время

мощность = сила × расстояние (в направлении силы) затраченное время,

, поэтому мощность = сила × скорость.

(Однако это работает только в том случае, если скорость постоянна, то есть сила равна , а не результирующей силе, действующей на движущийся объект.)

Студенческий эксперимент: простые измерения силы человека

Учащиеся могут выполнять различные физические упражнения, например поднимать отмеренные веса, и определять свою полезную выходную мощность с помощью секундомера. (Обратите внимание, что человеческое тело не очень эффективно в этих действиях, поэтому фактическая мощность, рассеиваемая учеником, будет значительно больше, чем предполагалось здесь.)

Это включено, поскольку возможно, что некоторые из ваших учеников менее чем уверены в этой области. Ожидается, что большинство студентов уже пройдут этот путь.

Эпизод 218-1: Сила ученика — бег по лестнице (Word, 39 КБ)

Вопросы студентов: практические расчеты

Первые вопросы — это упражнения для разминки, которые должны вселить в учеников уверенность. Обратите внимание, что первый вопрос устанавливает связь между мощностью, силой и скоростью (мощность = сила × скорость).

Эпизод 218-2: Механическая сила (Word, 26 КБ)

Эпизод 218-3: Тренировка с циклом (Word, 114 КБ)

Fluid Power Formulas

Основные формулы гидравлической энергии / Гидравлика / Пневматика
Переменная	Словесная формула с единицами	Упрощенная формула
Давление жидкости — P	(PSI) = Сила (Фунты) / Площадь (Кв.Дюйм)	P = F / A
Расход жидкости — Q	галлонов в минуту = расход (галлоны) / единица времени (минуты)	Q = V / T
Мощность жидкости в лошадиных силах — л.с.	лошадиных сил = давление (фунт / кв. Дюйм) × расход (галлонов в минуту) / 1714	л.с. = PQ / 1714
Формулы привода
Переменная	Словесная формула с единицами	Упрощенная формула
Площадь цилиндра — A	(кв.В.) =? × Радиус (дюйм) 2	А =? × R 2
	(кв. Дюйм) =? × Диаметр (дюйм) 2 /4	А =? × Д 2 /4
Сила цилиндра — F	(Фунты) = Давление (psi) × Площадь (кв. Дюйм)	F = P × A
Скорость цилиндра — v	(футов / сек) = (231 × расход (галлонов в минуту)) / (12 × 60 × площадь)	v = (0.3208 × галлонов в минуту) / A
Объем цилиндра — V	Объем =? × Радиус 2 × Ход (дюймы) / 231	В =? × R 2 × L / 231 (L = длина хода)
Расход цилиндра — Q	Объем = 12 × 60 × скорость (футы / сек) × полезная площадь (дюймы) 2 /231	Q = 3,11688 × v × A
Крутящий момент гидравлического двигателя — T	Крутящий момент (дюйм.фунты) = Давление (фунт / кв. дюйм) × дисп. (дюймы 3 / об.) / 6,2822	T = P × d / 6,2822
	Крутящий момент = л.с. × 63025 / об / мин	T = л.с. × 63025 / n
	Крутящий момент = расход (галлонов в минуту) × давление × 36,77 / об / мин	T = 36,77 × Q × P / n
Скорость гидромотора — n	Скорость (об / мин) = (231 × галлонов в минуту) / дисп. (дюймы) 3	n = (231 × галлонов в минуту) / d
Жидкостный двигатель Мощность, л.с.	л.с. = крутящий момент (дюйм.фунтов) × об / мин / 63025	л.с. = T × n / 63025
Формулы для насосов
Переменная	Словесная формула с единицами	Упрощенная формула
Выходной поток насоса — галлонов в минуту	галлонов в минуту = (Скорость (об / мин) × дисп.(куб. дюймов)) / 231	галлонов в минуту = (n × d) / 231
Входная мощность насоса, л.с.	л.с. = галлонов в минуту × давление (фунт / кв. Дюйм) / 1714 × КПД	л.с. = (Q × P) / 1714 × E
КПД насоса — E	Общий КПД = Выходная мощность / Входная мощность	E Общий = HP Out / HP In X 100
	Общий КПД = Объемный КПД.× Механический эффект.	E Общий = Eff Vol. × Eff мех.
Объемный КПД насоса — E	Объемный КПД = Фактический выходной расход (галлонов в минуту) / теоретический выходной расход (галлонов в минуту) × 100	Eff Vol. = Q Закон. / Q Тео. Х 100
Механический КПД насоса — E	Механический КПД = Теоретический крутящий момент для привода / Фактический крутящий момент для привода × 100	Eff Mech = T Theo. / T Закон. × 100
Объем насоса — CIPR	Рабочий объем (дюймы 3 / об) = расход (галлонов в минуту) × 231 / частота вращения насоса	CIPR = GPM × 231 / об / мин
Крутящий момент насоса — T	Крутящий момент = Мощность × 63025 / об / мин	T = 63025 × л.с. / об / мин
	Крутящий момент = Давление (PSIG) × Объем насоса (CIPR) / 2?	T = P × CIPR / 6.28

Работа, энергия и мощность

Определения

Работа может быть определена как передача энергии. В физике мы говорим, что работа выполняется с объектом, когда вы передаете ему энергию. Если один объект передает (отдает) энергию второму объекту, то первый объект работает со вторым объектом.

Работа — это приложение силы на расстоянии. Поднять какой-нибудь груз с земли и положить его на полку — хороший пример работы.Сила равна весу объекта, а расстояние равно высоте полки (W = Fxd).

Принцип работы-энергии — Изменение кинетической энергии объекта равно чистой работе, проделанной над объектом.

Энергия может быть определена как способность выполнять работу. Самый простой случай механической работы — это когда объект стоит на месте, и мы заставляем его двигаться. Энергия движущегося объекта называется кинетической энергией.2.

Виды энергии

Есть два типа энергии во многих формах:

Кинетическая энергия = Энергия движения

Потенциальная энергия = Накопленная энергия

Формы энергии

Солнечное излучение — инфракрасное тепло, радиоволны, гамма-лучи, микроволны, ультрафиолетовый свет

Атомная / ядерная энергия — энергия, выделяемая в ядерных реакциях.Когда нейтрон расщепляет ядро ​​атома на более мелкие части, это называется делением. Когда два ядра соединяются под воздействием тепла в миллионы градусов, это называется слиянием

.

Электрическая энергия — Производство или использование электроэнергии в течение периода времени, выраженное в киловатт-часах (кВтч), мегаватт-часах (NM) или гигаватт-часах (ГВтч).

Химическая энергия — Химическая энергия — это форма потенциальной энергии, связанная с разрывом и образованием химических связей. Он накапливается в продуктах питания, топливе и батареях и выделяется в виде других форм энергии во время химических реакций.

Механическая энергия — Энергия движущихся частей машины. Также относится к движениям людей

Тепловая энергия — форма энергии, которая передается за счет разницы температур

Что такое Power

Мощность — это работа, выполненная за единицу времени. Другими словами, мощность — это мера того, насколько быстро можно выполнить работу. Единица мощности — ватт = 1 джоуль / 1 секунда.

Одной из распространенных единиц энергии является киловатт-час (кВтч).Если мы используем один кВт мощности, одного кВтч энергии хватит на один час.

Расчет работы, энергии и мощности

РАБОТА = W = Fd

Поскольку энергия — это способность выполнять работу, мы измеряем энергию и работу в одних и тех же единицах (Н * м или джоули).

МОЩНОСТЬ (P) — скорость производства (или поглощения) энергии с течением времени: P = E / t

Единицей измерения СИ

Power является ватт, представляющий выработку или поглощение энергии со скоростью 1 Джоуль / сек.Единицей измерения мощности в английской системе является мощность в лошадиных силах, что эквивалентно 735,7 Вт.

См. Также: Работа, энергия и мощность — Как понять и рассчитать счет за энергию.

---

Попробуйте это упражнение!

1) Сила 20 ньютонов, толкающая объект на 5 метров в направлении силы. Сколько работы сделано?

Пожалуйста, введите свой ответ в отведенное для этого поле:

2) Если вы выполняете 100 джоулей работы за одну секунду (используя 100 джоулей энергии).Сколько энергии используется?

3) 1 лошадиная сила равна сколько ватт?

Основные гидравлические формулы | Flodraulic Group

Взаимосвязь давления, силы и мощности:

Давление (фунт / кв. Дюйм) = сила (фунты) / площадь (дюйм²)

Сила (фунты) = площадь (дюйм²) x давление (фунт / кв. Дюйм)

Площадь (дюйм²) = сила (фунты) / давление (фунт / кв. Дюйм)

Мощность жидкости, л.с. :

Мощность жидкости, лошадиные силы (л.с.) = давление (фунт / кв. Дюйм) x расход насоса (галлоны в минуту) / 1,714

Взаимосвязь крутящего момента и мощности в лошадиных силах:

Крутящий момент (фут-фунт) = мощность (л.с.) x 5252 / скорость (об / мин)

Мощность (л.с.) = крутящий момент (фут-фунт) x скорость (об / мин) / 5,252

Скорость (об / мин) = мощность (л.с.) x 5,252 / крутящий момент (фут-фунт)

Расчет основного цилиндра:

Площадь цилиндра поршня (дюйм²) = диаметр в квадрате x.7854

(также можно использовать 3,1416 x квадрат радиуса (дюймы))

Конец штока поршня (конец кольцевого пространства) Площадь (дюйм²) = площадь цилиндра поршня (дюйм²) — площадь штока (дюйм²)

Сила цилиндра (фунты) = давление (фунт / кв. Дюйм) x площадь (дюйм²)

Скорость цилиндра (фут / мин) = 19,25 x расход (галлонов в минуту) / площадь (дюйм²)

(разделите на 60, чтобы преобразовать скорость в фут / сек)

Скорость цилиндра (дюйм / мин) = расход (куб. Дюйм / мин) / площадь (дюйм²)

(обратите внимание, что 1 галлон США = 231 куб. Дюймов)

Время цилиндра (сек) = площадь (дюйм²) x ход цилиндра (дюймы) x.26 / расход (галлонов в минуту)

Расход цилиндра (галлонов в минуту) = 12 x 60 x скорость цилиндра (фут / сек) x площадь (дюйм²) / 231

Объем цилиндра Объем (галлоны) = площадь цилиндра (дюйм²) x ход цилиндра (дюймы) / 231

Основные расчеты гидромотора :

Крутящий момент двигателя (фунты) = давление (фунт / кв. Дюйм) x рабочий объем двигателя (куб. Дюймов / оборот) / 6,28

(также можно использовать мощность (л.с.) x 63025 / скорость (об / мин)

Скорость двигателя (об / мин) = 231 x расход (галлонов в минуту) / рабочий объем двигателя (куб. Дюйм / об)

Мощность двигателя (л.с.) = крутящий момент (в фунтах) x скорость двигателя (об / мин) / 63025

Расход двигателя (галлонов в минуту) = скорость двигателя (об / мин) x рабочий объем двигателя (куб. Дюймов / оборот) / 231

Рабочий объем двигателя (куб. Дюймов / об) = крутящий момент (в фунтах) x 6.28 / давление (фунт / кв. Дюйм)

Расчет основного насоса :

Расход насоса на выходе (галлонов в минуту) = скорость насоса (об / мин) x рабочий объем насоса (куб. Дюймов / оборот) / 231

Скорость насоса (об / мин) = 231 x расход насоса (галлонов в минуту) / рабочий объем насоса (куб. Дюймов / об)

Мощность насоса (л.с.) = расход (галлонов в минуту) x давление (фунт / кв. Дюйм) / 1714 x коэффициент полезного действия насоса

(также можно использовать мощность (л.с.) = крутящий момент (в фунтах) x скорость насоса (об / мин) / 63025)

Крутящий момент насоса (в фунтах) = давление (фунт / кв. Дюйм) x рабочий объем насоса (куб. Дюймов / оборот) / 6.28

(также можно использовать мощность (л.с.) x 63025 / рабочий объем насоса (куб. Дюймов / оборот)

Формулы производства тепла : Преобразование тепла в другие единицы

1 л.с. = 2545 БТЕ / ч = 42,4 БТЕ / мин = 33000 фут-фунт / мин = 746 Вт

Лошадиная сила (л.

1 БТЕ / ч = 0,0167 БТЕ / мин = 0,00039 л.с.

Пример: расход 10 галлонов в минуту через редукционный клапан при перепаде давления 300 фунтов на квадратный дюйм = 1.Выработано 75 л.с. тепла

1,75 л.с. тепла = 4 453 БТЕ / час = 105 БТЕ / мин = 57 750 фут-фунтов / мин = 1305 Вт

• Большая часть этого тепла будет возвращаться в резервуар.
• Обратите внимание, что тепло вырабатывается каждый раз, когда никакая механическая работа не производится.

Общая холодопроизводительность стального резервуара: HP (тепло) = 0,001 x TD x A

TD = разница температур масла в резервуаре и окружающего воздуха

A = вся площадь поверхности резервуара в квадратных футах (включая дно, если оно приподнято)

Общая информация и практические правила :

Расчетная мощность привода насоса: входная мощность 1 л.с. на каждые 1 галлон в минуту при выходной мощности насоса 1500 фунтов на кв. Дюйм

лошадиных сил на холостом ходу насоса: холостому и ненагруженному насосу потребуется около 5% от его полной мощности

л.с.

Вместимость резервуара (GALS) = длина (INS) x ширина (INS) x высота (INS) / 231

Сжимаемость масла: приблизительное уменьшение объема на 1/2% на каждые 1000 фунтов на кв. Дюйм давления

Сжимаемость воды: приблизительное уменьшение объема на 1/3% на каждые 1000 фунтов на кв. Дюйм давления

Мощность для нагрева гидравлического масла: каждый 1 ватт повышает температуру 1 галлона масла на 1 ° F в час

Указания по скорости потока в гидравлических линиях:

• от 2 до 4 футов / сек = всасывающие линии
• от 10 до 15 футов / сек = напорные трубопроводы до 500 фунтов на кв. Дюйм
• от 15 до 20 футов / сек = напорные трубопроводы 500 — 3000 фунтов на кв. Дюйм
• 25 футов / сек = напорные линии свыше 3000 фунтов на кв. Дюйм
• 4 фут / сек = любые маслопроводы в системах воздух-масло

Скорость потока масла в трубопроводе: скорость (фут / сек) = расход (галлонов в минуту) x.3208 / внутренняя площадь трубы (кв. Дюйм)

Формулы площади круга:

• Площадь (кв. Дюймов) = π x r², где π (pi) = 3,1416 и r = радиус в дюймах в квадрате
• Площадь (кв. Дюймов) = π x d² / 4, где π (pi) = 3,1416 и d = диаметр в дюймах
• Окружность (дюймы) = 2 x π x r, где π (pi) = 3,1416, а r — радиус в дюймах
• Окружность (дюймы) = π x d, где π (pi) = 3,1416 и d = диаметр в дюймах

Обычно используемые гидравлические эквиваленты мощности :

Один галлон США равен:

• 231 кубический дюйм
• 3.785 литров (1 литр = 0,2642 галлона США)
• 4 кварты или 8 пинт
• 128 унций жидкости / 133,37 унций веса
• Вес 8,3356 фунтов

Одна лошадиная сила равна:

• 33000 фут-фунтов в минуту
• 550 фут-фунтов в секунду
• 42,4 БТЕ в минуту
• 2545 БТЕ в час
• 746 Вт
• 0.746 кВт

В фунтах на кв. Дюйм равно:

• 0,0689 бар (1 бар = 14,504 фунта на кв. Дюйм)
• 6.895 килопаскаль
• 2.0416 hg (дюймы ртутного столба)
• 27,71 дюйма для воды

Одна атмосфера равна:

• 14,696 фунтов на кв. Дюйм
• 1,013 бар
• 29.921 hg (дюймы ртутного столба)

Примечание : Эта информация предоставляется в качестве справочного ресурса и не предназначена для использования вместо квалифицированной инженерной помощи. Несмотря на то, что были предприняты все усилия для обеспечения точности этой информации, могут возникать ошибки.Таким образом, ни Flodraulic, ни любая из ее дочерних компаний, ни ее сотрудники не несут никакой ответственности за ущерб, травмы или неправильное применение в результате использования этого справочного руководства.

Как рассчитать мощность в лошадиных силах — Power Test, Inc.

Уравнение для расчета мощности простое: лошадиных сил = крутящий момент x об / мин / 5 252 . Вы можете воспользоваться нашим калькулятором мощности, приведенным ниже, чтобы испытать его на себе. Когда дело доходит до понимания того, как динамометр измеряет крутящий момент и вычисляет мощность, полезно знать еще несколько основных определений и формул.

Сила и работа

Если мы держим гирю в 10 фунтов, мы прикладываем силу в 10 фунтов. Если мы переместим (смещаем) вес на расстояние 3 фута, мы сделали работу. Мы сделали 30 фунт-футов работы.

Работа = Сила x Смещение

Мощность

Мощность — это то, сколько работы можно выполнить за период времени.

Мощность = Работа / Время или Сила x Смещение / Время

Мощность

Определение 1 лошадиных сил означает перемещение 1 фунта.33000 футов за одну минуту или 33000 фунт-футов в минуту.

1 л.с. = 1 фунт x 33000 футов / 1 минуту

Попробуйте сами

Применение к вращательному движению

Мы имеем дело с двигателями, в которых сила и мощность передаются во вращательном движении. Это немного меняет ситуацию.

Крутящий момент — это сила, приложенная или полученная через рычаг или моментный рычаг, который будет вращаться вокруг точки опоры или оси. Для наших целей рука — это радиус.Если сила 10 фунтов приложена в радиусе 3 футов, мы прикладываем крутящий момент 30 фунт-фут. Мы будем использовать тормоз и моментный рычаг при измерении крутящего момента двигателя. Обратите внимание: хотя физически крутящий момент является силой, математически он уже имеет те же единицы, что и работа. (фунт-фут)

Мы знаем, что Работа достигается, когда есть Сила и Смещение. Мощность — это работа, зависящая от скорости. Поскольку мы имеем дело с вращательным движением, оно называется угловой скоростью и выражается в радианах в секунду или оборотах в минуту.Радиан — это угол, радиус которого равен длине дуги, образованной этим углом. То же самое независимо от размера круга. Следовательно, на каждый оборот приходится 2π радиана. Как и в революции, в радианах нет единиц измерения, что хорошо работает, потому что крутящий момент уже включает в себя единицу смещения (футы).