Paano makalkula ang lakas sa horsepower o watts, kung ano ang ibig sabihin ng mga term na ito, at kung bakit mahalaga ang mga term na ito.
Hakbang
Hakbang 1. Suriin ang mga pangunahing kaalaman
Ang salitang kapangyarihan ay tinukoy bilang agwat ng oras para sa paggawa ng trabaho. Samantala, ang trabaho ay isang lumang termino upang masukat kung gaano kabisa ang isang inilalapat na puwersa sa paglipat ng isang hindi gumagalaw na bagay o nakaharap sa isang balakid o iba pang balakid at sumasaklaw sa isang distansya.
- Ang punto dito ay upang makagawa ng "trabaho," ang isang puwersa ay dapat maglakbay nang isang distansya. Halimbawa ang tagataguyod ay nagawa ang 24,000 Joules ng trabaho.
- Isaalang-alang ang oras na aabutin upang ilipat ang barko sa distansya na iyon. Ipagpalagay na ang barko ay naglalakbay sa distansya na ito sa bilis na 20 m bawat segundo (m / s). Upang masakop ang distansya na 80 m, ang barko ay tumatagal ng 80/20 = 4 segundo. Kaya, ang tagabunsod ng barko ay gumagawa ng 24,000 Joules ng trabaho sa 4 na segundo, kaya ang lakas ay inilalapat sa isang rate na 24,000 / 4 = 6,000 Joules bawat segundo (J / s).
-
Maunawaan ang background ng kasaysayan ng tiyempo. Noong mga araw bago ang mga engine ng gasolina at lakas ng singaw ay ginamit upang paandarin ang mga unang tren at barko (ang unang barko na gumamit ng isang propeller ay ang HMS Britain na ang unang paglalayag ay naganap noong 1846 at ginamit ang isang propeller na may 6 na blades, na parang isang windmill), ang mga kabayo ay gumagawa ng isang napakahirap at iba-ibang trabaho. Natatangi, sinusukat ng mga tao kung magkano ang pagsisikap na magagawa ng isang kabayo at kalkulahin ang oras. Matapos hanapin ang average ng isang bilang ng mga pagsubok, nagpasya sila sa 746 J / s bilang pamantayang rate ng trabaho na ginawa ng isang malusog na kabayo. Nang maglaon ang pamantayang ito ay naging kilala bilang "horsepower". 746 Joules bawat segundo sa isang horsepower (hp). Totoo pa rin ito hanggang ngayon.
746 X 60 = 44,760 Joules bawat minuto, na katumbas ng: isang hp
- Ang isa pang unibersal na yunit ng kapangyarihan, na sa pangkalahatan ay limitado sa mga kagamitang elektroniko at elektrikal at batay sa sistemang panukat na MKS (metro-kilo-segundo / segundo), ay ang "watt". Kung ang isang Newton ng puwersa ay naglalakbay ng isang distansya na isang metro, pagkatapos ay nagawa ang isang pagsasama ng trabaho; kung ang lakas ay tumatagal ng isang segundo upang gawin ang isang joule ng gawaing ito, kung gayon ang pagkonsumo ng kuryente ay isang watt. Kaya't ang isang wat ay isang joule bawat segundo.
Hakbang 2. Isaalang-alang ang industriya na nangangailangan sa oras na ito
Sa karamihan ng mga kaso sa industriya, nakikipagtulungan kami sa mga umiikot na makina at hindi mga makina na may tuwid na paggalaw tulad ng isang kabayo na umaararo na may isang buto sa 160,000 m² ng lupa. Kaya, dapat nating matukoy ang output power ng mga bagay tulad ng electric motor, steam engine, turbines, diesel, atbp. At sa gayon, malalaman natin ang paksa ng metalikang kuwintas.
- Ang metalikang kuwintas ay isang pagsukat ng hilig na baguhin ang direksyon o paikutin ang isang bagay o bigyan ang paggalaw ng pag-ikot sa isang bagay sa ilang mga palakol. Kung pinindot mo ang hawakan ng isang limang metro na pingga na may lakas na 20 Newton, naglalagay ka ng isang metalikang kuwintas ng 5 X 20 = Newton-meter.
- Ngayon, narito ang kahirapan at maaaring humantong sa pagkalito. Upang makalkula ang linear na gawain sa isang tuwid na linya, pinarami mo ang puwersa sa pamamagitan ng pag-aalis. Muli, pinarami mo ang puwersa sa parehong mga yunit tulad ng pag-aalis, ngunit sa kasong ito ang pag-aalis ay ang "lever arm" at kahit na gumagawa ka ng metalikang kuwintas, maliban kung may umiikot na bagay, walang paggalaw at sa gayon, walang trabaho.
- Ang trabaho at metalikang kuwintas, kahit na ang mga ito ay sinusukat sa iisang yunit, talagang ibang-iba. Walang gawaing ginagawa bago gumawa ang metalikang kuwintas ng aktwal na pag-ikot, at sa gayon, walang ginagamit na lakas.
- Sinusukat ang trabaho sa Joules (J) habang ang metalikang kuwintas ay sinusukat sa Newton.meters (Nm) upang makilala ang dalawa.
Hakbang 3. Sukatin ang trabaho kung mayroong anumang kilusan o paikot na "pag-aalis"
Ipagpalagay na ang isang pingga ay matatag na naka-lock sa fulcrum nito na nagtatapos sa isang ehe at iyong kamay, na naglalapat ng 20 N ng puwersa tulad ng dati, naglalakbay ng distansya ng dalawang metro kasama ang bilog na kinakatawan ng limang metrong pingga, pagkatapos ay tapos na ang trabaho, tulad ng sa ang kaso ng isang tuwid na linya sa itaas. sa itaas, katumbas ng lakas ng beses na pag-aalis o 20 X 2 = 40 Newton metro. Ipagpalagay na sabay mong pinaparami at hinahati ang bilang na ito sa haba na 5 metro na pingga o "lever arm". Malinaw na, hindi nito mababago ang resulta, kaya maaari kang magsulat:
- Trabaho = 5 X 20 X 2/5 at ang resulta ay 40 Joule tulad ng dati, ngunit ang 5 X 20 sa itaas nito? Nakita mo lang na ito ay metalikang kuwintas.
- Ano ang "2/5"? Ang linear na pag-aalis ng 2 metro na hinati ng braso ng pingga, ay nagsasabi sa iyo kung hanggang saan mo nabaling ang ehe sa mga anggular unit na tinatawag na radians. Ang isang radian, na ginagamit sa pangkalahatan sa pisika at mekanikal na engineering, ay tinukoy bilang angulo sa pagitan ng dalawang radii ng isang bilog na ang mga puntos sa bilog ng isang bilog kung saan ang dalawang radii ay lumusot, ay pinaghihiwalay ng haba ng radii ng bilog. Ang kalkulasyon na ito ay malapit sa 57 degree o din ang anggulo na nabuo sa gitna ng bilog ng isang arko na katumbas ng radius ng bilog sa bilog ng bilog.
-
Kaya maaari mong sabihin na ang gawaing ginawa ng isang metalikang kuwintas na gumagawa ng isang paikot na pag-aalis (theta) na mga radian ay katumbas ng metalikang kuwintas (L)
- beses ang paikot na pag-aalis o
- trabaho = L X theta sa joules
Hakbang 4. Pansinin na mas interesado ka sa dami ng horsepower sa pag-ikot ng motor at makina, ibig sabihin ang agwat ng oras para sa paggawa ng gawaing paikot:
- paikot na lakas = metalikang kuwintas X angular na pag-aalis (radian) / oras (segundo)
-
Sa pisika, angular na tulin ay nakasulat sa mga radian bawat segundo, ngunit ang anumang motor o eroplano o engine ng barko na nakikita mo ay laging sinusukat sa r.p.m (mga rebolusyon bawat minuto), kaya kailangan nating baguhin iyon.
- Isang rebolusyon bawat minuto (rpm) = 60 rebolusyon / segundo = 60 rps, ngunit isang rebolusyon bawat segundo = 2 X pi radians bawat segundo
- Kaya't ang lakas sa Joules bawat segundo ng isang umiikot na patakaran ng pamahalaan, na gumagawa ng isang metalikang kuwintas, L, at umiikot sa isang bilis S rpm, ay
- Lakas = S / 60 X (2 pi) X L sa J / s at tulad ng dating nakasulat, upang mai-convert ito sa horsepower, kailangan mong hatiin sa 746 o
- Motor horsepower = (2 pi) /44.760 X L X S kung saan ang L ay ang metalikang kuwintas na sinusukat sa Newton meter (karaniwang may Prony preno) at ang S ay ang bilis ng pag-ikot sa r.p.m na masusukat sa isang counter, stroboscope, laser, atbp. Sa ganitong paraan, ang mga curve ng pagganap ng mga makina ng kotse at motorsiklo ay maaaring mailarawan sa anyo ng isang graph ng metalikang kuwintas kumpara sa r.p.m. at lakas (hp) kumpara sa bilis ng engine sa r.p.m. at maaaring makita ng mga automotive technician ang pinakamainam na pagganap mula sa mga chart na ito.
