Как да се изчисли мощността в конски сили или ватове, какво означават тези термини и защо тези термини са важни.
Стъпка
Стъпка 1. Прегледайте основите
Думата мощност се определя като интервал от време за извършване на работа. Междувременно работата е стар термин за измерване на ефективността на приложената сила при преместване на инертен обект или изправяне пред препятствие или друго препятствие и преодоляване на разстояние.
- Въпросът тук е, че за да върши „работа“, една сила трябва да измине разстояние. Например, ако витлото със сила 300 N премества кораб във вода 80 m, тогава извършената работа е СИЛА x РАЗСТОЯНИЕ = 300 x 80 = 24 000 "Nm/джаул" --- така че може да се каже, че витлото витлото е свършило 24 000 джаула работа.
- Помислете за времето, необходимо за преместване на кораба на това разстояние. Да предположим, че корабът изминава това разстояние със скорост 20 m в секунда (m/s). За да измине разстояние от 80 м, на кораба са необходими 80/20 = 4 секунди. Така че витлото на кораба извършва 24 000 джаула работа за 4 секунди, така че мощността се прилага със скорост 24 000/4 = 6 000 джаула в секунда (Дж/сек).
-
Разберете историческата история на времето. Още в дните преди бензиновите двигатели и парата да бъдат използвани за задвижване на първите влакове и кораби (първият кораб, който използва витло, беше HMS Britain, чието първо плаване се състоя през 1846 г. и използваше едно витло с 6 лопатки, което прилича на вятърна мелница), конете вършат много напрегната и разнообразна работа. Уникално е, че хората измерват колко усилия може да направи един кон и изчисляват времето. След като търсеха средната стойност на редица опити, те решиха 746 J/s като стандартна скорост на работа, извършена от здрав кон. По -късно този стандарт става известен като "конски сили". 746 джаула в секунда в една конска сила (к.с.). Това е вярно и днес.
746 X 60 = 44,760 джаула в минута, което е равно на: едно к.с
- Друга универсална единица за мощност, която понастоящем е ограничена до електронно и електрическо оборудване и се основава на метричната система MKS (метър-килограм-секунда/секунда), е "ватът". Ако един Нютон сила измине разстояние от един метър, тогава е свършен един джаул работа; ако силата отнема една секунда, за да извърши един джаул от тази работа, тогава консумацията на енергия е един ват. Така че един ват е един джаул в секунда.
Стъпка 2. Помислете за нуждаещата се индустрия в момента
В повечето случаи в промишлеността ние работим с въртящи се машини, а не с машини с право движение като кон, оран с брана върху 160 000 м² земя. Така че, трябва да можем да определим изходната мощност на неща като електрически двигатели, парни машини, турбини, дизели и т.н., и по този начин да се запознаем с темата за въртящия момент.
- Въртящият момент е измерване на тенденцията за промяна на посоката или завъртане на нещо или придаване на ротационно движение на обект по някои оси. Ако натиснете дръжката на петметровия лост със сила 20 нютона, прилагате въртящ момент 5 X 20 = нютон-метра.
- Ето, тук е трудността и може да доведе до объркване. За да изчислите линейна работа по права линия, умножавате силата по изместването. Отново умножавате силата в същите единици като преместването, но в този случай изместването е "рамото на лоста" и въпреки че произвеждате въртящ момент, освен ако нещо не се върти, няма движение и следователно няма работа.
- Работата и въртящият момент, въпреки че изглежда се измерват в една и съща единица, всъщност са много различни. Не се извършва работа преди въртящият момент да произведе действително въртене и по този начин не се използва мощност.
- Работата се измерва в джаули (J), докато въртящият момент се измерва в нютонометри (Nm), за да се направи разлика между двете.
Стъпка 3. Измерете работата, ако има някакво движение или ротационно „изместване“
Да предположим, че лостът е здраво заключен в опорната си точка, която завършва на оста и ръката ви, прилагайки 20 N сила, както преди, изминава разстояние от два метра по кръга, представен от петметровия лост, след което работата се извършва, както в случаят с права линия отгоре, по -горе, равна на сила по време на изместване или 20 X 2 = 40 нютон метра. Да предположим, че едновременно умножавате и разделяте това число на 5 -метровия лост или „рамото на лоста“. Очевидно това няма да промени резултата, така че можете да напишете:
- Работа = 5 X 20 X 2/5 и резултатът е 40 джаула както преди, но 5 X 20 над това ли е? Току -що видяхте, че е въртящ момент.
- Какво е "2/5"? Линейното изместване от 2 метра, разделено на рамото на лоста, ви показва колко далеч сте завъртили оста в ъглови единици, наречени радиани. Радиан, използван универсално във физиката и машиностроенето, се дефинира като ъгъл между два радиуса на окръжност, така че точките по обиколката на окръжност, където двата радиуса се пресичат, са разделени от дължината на радиусите на окръжността. Това изчисление е много близко до 57 градуса или също е ъгълът, образуван в центъра на окръжността от дъга, равна на радиуса на окръжността по обиколката на окръжността.
-
Така че можете да кажете, че работата, вършена от въртящ момент, който произвежда въртящо изместване (тета) радиани, е равна на въртящия момент (L)
- пъти ротационното изместване или
- работа = L X тета в джаули
Стъпка 4. Забележете, че много повече се интересувате от количеството конски сили при въртенето на двигателя и двигателя, тоест от времевия интервал за извършване на ротационната работа:
- мощност на въртене = въртящ момент X ъглово изместване (радиани)/време (секунди)
-
Във физиката ъгловата скорост се записва в радиани в секунда, но всеки двигател, самолет или корабен двигател, който виждате, винаги се измерва в r.p.m (обороти в минута), така че трябва да променим това.
- Един оборот в минута (об/мин) = 60 оборота/секунда = 60 об/мин, но един оборот в секунда = 2 X pi радиана в секунда
- Така че мощността в джаули в секунда на въртящ се апарат, произвеждащ въртящ момент, L и въртящ се със скорост S об / мин, е
- Мощност = S/60 X (2 pi) X L в J/s и както е написано по -горе, за да го преобразувате в конски сили, трябва да разделите на 746 или
- Моторни конски сили = (2 pi) /44.760 X L X S, където L е въртящият момент, измерен в нютонови метри (обикновено със спирачка Prony), а S е скоростта на въртене в r.p.m, която може да бъде измерена с брояч, стробоскоп, лазер и др. По този начин кривите на производителността на двигатели за автомобили и мотоциклети могат да бъдат изобразени под формата на графика на въртящия момент спрямо r.p.m. и мощност (к.с.) спрямо оборотите на двигателя в об / мин и автомобилните техници могат да видят оптималното му представяне от тези диаграми.
