Περιεχόμενο

• Βήματα

Πώς να υπολογίσετε την ιπποδύναμη ή τα βατ, τι χαρακτηρίζουν και γιατί έχουν σημασία.

Βήματα

1. 1 Τα βασικά. Η λέξη «δύναμη» ορίζεται ως η εργασία που πραγματοποιείται σε συγκεκριμένο χρόνο. Η εργασία, με τη σειρά της, είναι ένας ιστορικός όρος που χαρακτηρίζει την αποτελεσματικότητα μιας ασκούμενης δύναμης (να κινεί το σώμα ή να ξεπερνά άλλα εμπόδια ή αντίσταση) σε μια ορισμένη απόσταση.
   • Το σημαντικό εδώ είναι ότι για το «έργο» η δύναμη πρέπει να ενεργεί σε μια ορισμένη απόσταση. Για παράδειγμα, εάν η προπέλα κινεί το σκάφος μέσα στο νερό με δύναμη 300 N σε απόσταση 80 m, τότε το έργο είναι ίσο με τη δύναμη x απόσταση = 300 X 80 = 24000 J (N * m), ότι είναι, μπορούμε να πούμε ότι η προπέλα έκανε 24000 J εργασίας.
   • Εξετάστε το χρόνο που χρειάστηκε για να μετακινήσετε το σκάφος σε κάποια απόσταση. Ας υποθέσουμε ότι το πλοίο κινείται με ταχύτητα 20 m / s. Θα χρειαστούν 80/20 = 4 δευτερόλεπτα για να διανύσουμε 80 μέτρα. Έτσι, η προπέλα του σκάφους έκανε 24000 J εργασίας σε 4 δευτερόλεπτα, οπότε η ισχύς είναι: 24000/4 = 6000 W (J / s).
   • Ιστορική αναφορά. Πριν από κινητήρες εσωτερικής καύσης και ατμοηλεκτρική ενέργεια, που προωθούσαν τα πρώτα τρένα και πλοία (η πρώτη προπέλα εγκαταστάθηκε στο HMS Βρετανίας, η οποία πρωτοπήγε στη θάλασσα το 1846 · είχε μία έλικα έξι λεπίδων που έμοιαζε με ανεμόμυλο), τεράστια ποικιλία εργασιών εκτελούνταν από άλογα. Ως εκ τούτου, οι άνθρωποι υπολόγισαν την ποσότητα εργασίας που μπορεί να κάνει ένα άλογο σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Μετά τον μέσο όρο των τιμών από μια σειρά δοκιμών, τακτοποιήθηκαν στα 550 lb-ft ανά δευτερόλεπτο ως η τυπική τιμή για εργασία που εκτελείται από ένα υγιές άλογο. Στη συνέχεια, αυτή η τιμή έγινε γνωστή ως "ιπποδύναμη".
     • Στη Ρωσία, η ιπποδύναμη αναφέρεται σε μετρική ιπποδύναμη, η οποία είναι περίπου 735,5 watt.
   • Μια άλλη κοινά χρησιμοποιούμενη μονάδα ισχύος είναι το "Watt" (SI International System of Units). Εάν μια δύναμη ενός Νεύτωνα μετακινήσει το σώμα σε απόσταση ενός μέτρου, τότε το έργο είναι ίσο με ένα Joule, και αν αυτό το έργο διαρκεί ένα δευτερόλεπτο, τότε η ισχύς είναι ίση με ένα Watt. Επομένως, ένα watt είναι ίσο με ένα joule ανά δευτερόλεπτο.
2. 2 Λάβετε υπόψη τις σημερινές ανάγκες του κλάδου. Στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων στη βιομηχανία, έχουμε να κάνουμε με περιστρεφόμενους μηχανισμούς και όχι με ευθύγραμμη κίνηση. Πρέπει λοιπόν να γνωρίζουμε πώς να υπολογίζουμε την ισχύ των ηλεκτροκινητήρων, των ατμομηχανών, των τουρμπινών, των ντίζελ κ.λπ., και ως εκ τούτου πρέπει να λάβουμε υπόψη τη ροπή, ή πιο σωστά τη στιγμή της δύναμης.
   • Η στιγμή της δύναμης χαρακτηρίζει τη δύναμη που τείνει να στρέψει ή να στρίψει κάτι, δηλαδή να μεταδώσει μια περιστροφική κίνηση στο σώμα γύρω από έναν συγκεκριμένο άξονα. Αν στρίψετε μια λαβή 50 cm (0,5 m) με δύναμη 200 N, τότε η ροπή δύναμης είναι 0,5 x 200 = 100 N * m.
   • Μην μπερδευτείτε. Για να υπολογίσετε το έργο που γίνεται σε ευθεία κίνηση, πολλαπλασιάζετε τη δύναμη με την κίνηση. Και εδώ πολλαπλασιάζετε τη δύναμη με τη μετατόπιση, αλλά σε αυτή την περίπτωση η μετατόπιση είναι ίση με τον "μοχλό", δηλαδή την απόσταση από τον άξονα στο σημείο εφαρμογής της δύναμης.
   • Η εργασία και η στιγμή της δύναμης είναι διαφορετικές έννοιες. Όσο η στιγμή της δύναμης δεν περιστρέφεται, δεν γίνεται δουλειά και δεν καταναλώνεται ενέργεια.
3. 3 Μετρήστε το έργο σε περιστροφική κίνηση. Ας υποθέσουμε ότι ένας βραχίονας μήκους 50 εκατοστών είναι άκαμπτα συνδεδεμένος με τον άξονα περιστροφής, εφαρμόζετε μια δύναμη 200 Ν σε αυτόν, ενώ ο βραχίονας περιστρέφεται 20 εκατοστά γύρω από την περιφέρεια. Η εργασία σε αυτή την περίπτωση είναι ίση με το γινόμενο δύναμης και μετατόπισης, δηλαδή 0,2 x 200 = 40 N * m. Ας υποθέσουμε ότι ταυτόχρονα πολλαπλασιάζετε και διαιρείτε αυτόν τον αριθμό με 0,5 m - το μήκος του βραχίονα. Προφανώς αυτό δεν θα αλλάξει το αποτέλεσμα, οπότε μπορείτε να γράψετε:
   • Εργασία = 0,5 • 200 Χ 0,2 / 0,5 και λάβετε για άλλη μια φορά την απάντηση: 40 N * m. Τι σημαίνει όμως το προϊόν 0,5 * 200; Αυτή είναι η στιγμή της εξουσίας.
   • Τι είναι 0,2 / 0,5; 20 εκατοστά περιφερειακού ταξιδιού διαιρούμενο με το μήκος του βραχίονα (ουσιαστικά η ακτίνα του κύκλου) σας δίνει το ποσό περιστροφής σε ακτίνια.Ως ακτίνα ορίζεται η γωνία μεταξύ δύο ακτίνων ενός κύκλου σε μια κατάσταση όπου το μήκος του τόξου μεταξύ των δύο ακτίνων είναι ίσο με την ακτίνα του κύκλου. 1 rad = 57 μοίρες (περίπου).
   • Έτσι, το έργο που πραγματοποιείται από τη στιγμή της δύναμης κατά τη διάρκεια της περιστροφικής μετατόπισης (θήτα, σε ακτίνια) είναι ίσο με το γινόμενο της ροπής (Μ) από την ποσότητα της περιστροφικής μετατόπισης (σε ακτίνια):
     • Εργασία = M * theta (σε ακτίνια)
4. 4 Λάβετε υπόψη ότι η ισχύς υπολογίζεται για συγκεκριμένο χρόνο, επομένως:
   • Ισχύς = ροπή δύναμης * (γωνία / χρόνος)
   • γωνία / χρόνος είναι η γωνιακή ταχύτητα (σε rad / s)
   • Στη φυσική, η γωνιακή ταχύτητα μετριέται σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο, αλλά αυτή η τιμή για κινητήρα αεροσκάφους ή πλοίου δίνεται πάντα σε στροφές ανά λεπτό και ως εκ τούτου θα πρέπει να μετατρέψουμε αυτές τις τιμές.
     • Μία περιστροφή ανά λεπτό (σ.α.λ.) = 60 στροφές ανά δευτερόλεπτο (σ.α.λ.) και μία περιστροφή ανά δευτερόλεπτο = 2 * Ακτίνα ΡΙ ανά δευτερόλεπτο
     • Εάν το M είναι η στιγμή της δύναμης (ροπή), το n είναι ο αριθμός των στροφών ανά λεπτό, τότε η ισχύς σε watt είναι ίση με:
     • Ισχύς = M * (2 * PI / 60) * n
   • Για να λάβετε αυτήν την τιμή σε ιπποδύναμη, πρέπει να τη διαιρέσετε με 735,5.