Com es calcula la potència en potència o watts, què volen dir aquests termes i per què són importants aquests termes.
Pas
Pas 1. Reviseu els conceptes bàsics
La paraula potència es defineix com l’interval de temps per fer feina. Mentrestant, treball és un terme antic per mesurar l’eficàcia d’una força aplicada en moure un objecte inert o enfrontar-se a un obstacle o un altre obstacle i recórrer una distància.
- La qüestió aquí és que per fer un "treball", una força ha de recórrer una distància. Per exemple, si una hèlix amb una força de 300 N mou una nau a l'aigua 80 m, el treball realitzat és FORÇA x DISTÀNCIA = 300 x 80 = 24.000 "Nm / Joule" --- per tant es pot dir que l'hèlix l'hèlix ha treballat 24.000 Joules.
- Penseu en el temps que trigareu a moure el vaixell a aquesta distància. Suposem que el vaixell recorre aquesta distància a una velocitat de 20 m per segon (m / s). Per recórrer una distància de 80 m, el vaixell triga 80/20 = 4 segons. Així, l'hèlix del vaixell fa 24.000 Joules de treball en 4 segons, de manera que la potència s'aplica a una velocitat de 24.000 / 4 = 6.000 Joules per segon (J / s).
-
Comprendre els antecedents històrics de la sincronització. En els dies anteriors als motors de gasolina i a vapor es feien servir per alimentar els primers trens i vaixells (el primer vaixell que va utilitzar una hèlix va ser el HMS Britain, el primer viatge del qual va tenir lloc el 1846 i va utilitzar una hèlix amb 6 pales, que sembla un molí de vent), els cavalls fan una feina molt intensa i variada. De manera única, la gent mesura l’esforç que pot fer un cavall i calcula el temps. Després de buscar la mitjana d'un nombre de proves, van decidir 746 J / s com a taxa estàndard de treball feta per un cavall sa. Més tard, aquest estàndard es va conèixer com a "potència de cavalls". 746 Joules per segon en una potència (CV). Això encara és cert avui.
746 X 60 = 44.760 Joules per minut, que és igual a: un CV
- Una altra unitat de potència universal, ara limitada generalment a equips electrònics i elèctrics i basada en el sistema mètric MKS (metre-quilogram-segon / segon), és el "watt". Si un Newton de força recorre una distància d’un metre, s’ha realitzat un joule de treball; si la força triga un segon a fer un joule d’aquest treball, el consum d’energia és d’un watt. Per tant, un watt és un joule per segon.
Pas 2. Penseu en la indústria que ho necessita en aquest moment
En la majoria dels casos a la indústria, treballem amb màquines giratòries i no amb màquines amb un moviment recte com un cavall que llaura amb una rella en 160.000 m² de terreny. Per tant, hauríem de ser capaços de determinar la potència de sortida de coses com motors elèctrics, màquines de vapor, turbines, dièsel, etc., i així coneixerem el tema del parell.
- El parell és una mesura de la tendència a canviar de direcció o girar alguna cosa o a donar moviment de rotació a un objecte en alguns eixos. Si premeu la palanca d'una palanca de cinc metres amb una força de 20 Newtons, estareu aplicant un parell de 5 X 20 = Newton-metres.
- Ara, aquí teniu la dificultat i pot provocar confusió. Per calcular el treball lineal en una línia recta, multiplica la força pel desplaçament. De nou, esteu multiplicant la força en les mateixes unitats que el desplaçament, però en aquest cas el desplaçament és el "braç de palanca" i, tot i que produïu parell, tret que alguna cosa giri, no hi ha moviment i, per tant, no hi ha treball.
- El treball i el parell, tot i que sembla que es mesuren en la mateixa unitat, en realitat són molt diferents. No es fa cap treball abans que el parell produeixi una rotació real i, per tant, no s’utilitza cap potència.
- El treball es mesura en Joules (J), mentre que el parell es mesura en Newton.meters (Nm) per diferenciar-los.
Pas 3. Mesureu el treball si hi ha algun moviment o "desplaçament" de rotació
Suposem que una palanca està fermament bloquejada al punt de suport que acaba en un eix i que la mà, aplicant 20 N de força com abans, recorre una distància de dos metres al llarg del cercle representat per la palanca de cinc metres, llavors es treballa, com a el cas d'una línia recta a dalt, a sobre, igual a la força vegades el desplaçament o 20 X 2 = 40 Newton metres. Suposem que multipliqueu i dividiu aquest número simultàniament per la palanca de 5 metres de llargada o el "braç de palanca". Obbviament, això no canviarà el resultat, de manera que podeu escriure:
- Treballar = 5 X 20 X 2/5 i el resultat és de 40 Joules com abans, però hi ha 5 X 20 per sobre? Acabes de veure que és parell.
- Què és "2/5"? El desplaçament lineal de 2 metres dividit pel braç de la palanca us indica fins a quin punt heu girat l’eix en unitats angulars anomenades radians. Un radi, utilitzat universalment en física i enginyeria mecànica, es defineix com l’angle entre dos radis d’un cercle de manera que els punts de la circumferència d’un cercle on es tallen els dos radis estiguin separats per la longitud dels radis del cercle. Aquest càlcul és molt proper a 57 graus o també és l’angle format al centre del cercle per un arc que és igual al radi del cercle a la circumferència del cercle.
-
Per tant, podeu dir que el treball realitzat per un parell que produeix un radiant de desplaçament rotacional (theta) és igual al parell (L)
- vegades el desplaçament de rotació o
- treball = L X theta en joules
Pas 4. Tingueu en compte que us interessa molt més la quantitat de potència en la rotació del motor i el motor, és a dir, l'interval de temps per fer el treball de rotació:
- potència de rotació = parell X desplaçament angular (radians) / temps (segons)
-
En física, la velocitat angular s’escriu en radians per segon, però qualsevol motor, avió o motor de vaixell que veieu sempre es mesura en rp (revolucions per minut), de manera que ho hem de canviar.
- Una revolució per minut (rpm) = 60 revolucions / segon = 60 rps, però una revolució per segon = 2 X radians pi per segon
- Així doncs, la potència en Joules per segon d’un aparell giratori, que produeix un parell, L i que gira a una velocitat S rpm, és
- Potència = S / 60 X (2 pi) X L en J / s i, tal com s’ha escrit anteriorment, per convertir-lo a cavalls de potència, s’ha de dividir per 746 o
- Potència del motor = (2 pi) / 44.760 X L X S on L és el parell mesurat en Newton metres (generalment amb un fre Prony) i S és la velocitat de rotació en r.p.m que es pot mesurar amb un comptador, estroboscopi, làser, etc. D’aquesta manera, les corbes de rendiment dels motors de cotxes i motocicletes es poden representar en forma de gràfic de parell versus r.p.m. i potència (CV) en comparació amb la velocitat del motor en revolucions mecàniques i els tècnics d’automoció poden veure el seu rendiment òptim en aquests gràfics.
