FYSIEKE KRACHT: FORMULES, SOORTEN KRACHT EN VOORBEELDEN - FYSIEK - 2025

De fysieke kracht verwijst naar de hoeveelheid werk (of verbruikte energie) per tijdseenheid. Vermogen is een scalaire grootte, de meeteenheid in het internationale systeem van eenheden is de joule per seconde (J / s), bekend als de watt naar James Watt.

Een andere vrij gebruikelijke meeteenheid is de traditionele pk's. In de natuurkunde worden verschillende soorten vermogen bestudeerd: onder andere mechanisch vermogen, geluidsvermogen, calorisch vermogen. Over het algemeen is er een intuïtief idee van de betekenis van potentie. Het wordt meestal geassocieerd met meer vermogen, meer verbruik.

Een gloeilamp verbruikt dus meer elektrische energie als het vermogen groter is; Hetzelfde geldt voor een föhn, een radiator of een personal computer.

Om deze reden is het noodzakelijk om de betekenis ervan, de verschillende soorten bevoegdheden die er zijn, volledig te begrijpen en te begrijpen hoe het wordt berekend en wat de relaties zijn tussen de meest voorkomende meeteenheden.

Formules

Om het verbruikte of geleverde vermogen in een tijdsinterval te berekenen, wordt per definitie de volgende uitdrukking gebruikt:

P = W / t

In deze uitdrukking is P macht, W is werk en t is tijd.

Als u het momentane vermogen wilt berekenen, moet u de volgende formule gebruiken:

In deze formule is ∆t de toename van de tijd, F is de kracht en v is de snelheid.

Eenheden

Het unieke van vermogen in het internationale systeem van eenheden is de joule per seconde (J / s), ook wel watt (W) genoemd. Het is in bepaalde contexten ook vrij gebruikelijk om andere eenheden te gebruiken, zoals kilowatt (kW), paardenkracht (CV), onder anderen.

De kilowatt is natuurlijk gelijk aan 1000 watt. Van zijn kant is de gelijkwaardigheid tussen pk en watt als volgt:

1 CV = 745,35 W

Een andere eenheid van vermogen, hoewel het gebruik ervan veel minder vaak voorkomt, is de erg per seconde (erg / s), wat overeenkomt met ^10-7 W.

Het is belangrijk om kilowatt van kilowattuur (kWh) te onderscheiden, aangezien dit laatste een eenheid van energie of werk is en niet van vermogen.

Machtstypen

Van de verschillende soorten macht die er zijn, zijn enkele van de belangrijkste die hieronder zullen worden bestudeerd.

Mechanische kracht

De mechanische kracht die op een stijve vaste stof wordt uitgeoefend, wordt verkregen door het product te maken tussen de totale uitgeoefende kracht en de snelheid die op dat lichaam wordt overgebracht.

P = F ∙ v

Deze uitdrukking komt overeen met de uitdrukking: P = W / t, en wordt er in feite uit afgeleid.

In het geval dat er bovendien een roterende beweging is van de stijve vaste stof en dat daarom de krachten die erop worden uitgeoefend de hoeksnelheid wijzigen, wat aanleiding geeft tot een hoekversnelling, moeten we:

P = F ∙ v + M ∙ ω

In deze uitdrukking is M het moment dat het resultaat is van de uitgeoefende krachten en ω de hoeksnelheid van het lichaam.

Elektrische energie

Het elektrische vermogen dat door een elektrische component wordt geleverd of verbruikt, is het resultaat van het delen van de hoeveelheid elektrische energie die door die component wordt geleverd of geabsorbeerd en de tijd die eraan wordt besteed. Het wordt berekend op basis van de volgende uitdrukking:

P = V ∙ ik

In deze vergelijking is V het potentiaalverschil over de component en ik is de intensiteit van de elektrische stroom die er doorheen gaat.

In het specifieke geval dat de component een elektrische weerstand is, kunnen de volgende uitdrukkingen worden gebruikt om het vermogen te berekenen: P = R ∙ I ² = V ² / R, waarbij R de waarde is van de elektrische weerstand van de betreffende component.

Verwarmingsvermogen

Het calorische vermogen van een component wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie die wordt gedissipeerd of afgegeven als warmte door de component in een tijdseenheid. Het wordt berekend op basis van de volgende uitdrukking:

P = E / t

In deze uitdrukking is E de energie die vrijkomt in de vorm van warmte.

Geluidsvermogen

Geluidsvermogen wordt gedefinieerd als de energie die door een geluidsgolf in een tijdseenheid door een bepaald oppervlak wordt getransporteerd.

Op deze manier is het geluidsvermogen afhankelijk van zowel de intensiteit van de geluidsgolf als het oppervlak dat door die golf wordt gekruist, en wordt het berekend door middel van de volgende integraal:

P _S = ⌠ _S ik _S ∙ d S

In deze integraal is Ps het geluidsvermogen van de golf, Is is de geluidsintensiteit van de golf en is dS het oppervlakteverschil dat door de golf wordt doorkruist.

Nominaal vermogen en echt vermogen

Nominaal vermogen is het maximale vermogen dat een machine of motor nodig heeft of kan leveren onder normale gebruiksomstandigheden; dat wil zeggen het maximale vermogen dat de machine of motor kan ondersteunen of bieden.

De nominale term wordt gebruikt omdat dat vermogen in het algemeen wordt gebruikt om de machine te karakteriseren, om hem te noemen.

Van zijn kant is het werkelijke of nuttige vermogen - dat wil zeggen het vermogen dat daadwerkelijk wordt gebruikt, gegenereerd of gebruikt door de machine of motor - over het algemeen anders dan het nominale vermogen, en is gewoonlijk minder.

Voorbeelden

Eerste voorbeeld

U wilt een piano van 100 kg naar een zevende verdieping hijsen op een hoogte van 20 meter. De kraan heeft 4 seconden nodig om de piano omhoog te brengen. Bereken het vermogen van de kraan.

Oplossing

Om het vermogen te berekenen wordt de volgende uitdrukking gebruikt:

P = W / t

Het is echter allereerst nodig om het werk van de kraan te berekenen.

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

Daarom zal de kracht van de kraan zijn:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Tweede voorbeeld

Bereken het gedissipeerde vermogen door een weerstand van 10 Ω bij een stroomsterkte van 10 A.

Oplossing

In dit geval is het noodzakelijk om het elektrische vermogen te berekenen, waarvoor de volgende formule wordt gebruikt:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

Referenties

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysica Deel 1. Cecsa.
2. Kracht (fysiek). (zd). Op Wikipedia. Opgehaald op 3 mei 2018, via es.wikipedia.org.
3. Kracht (natuurkunde). (zd). Op Wikipedia. Opgehaald op 3 mei 2018, via en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Natuurkunde 4e. CECSA, Mexico.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (6e editie). Brooks / Cole.