Hogyan lehet kiszámítani a teljesítményt lóerőben vagy wattban, mit jelentenek ezek a kifejezések, és miért fontosak ezek a kifejezések.
Lépés
1. lépés Tekintse át az alapokat
A teljesítmény szó a munka elvégzésének időintervalluma. Eközben a munka egy régi kifejezés annak mérésére, hogy az alkalmazott erő mennyire hatékony egy inert tárgy mozgatásában, vagy akadályba vagy más akadályba ütközésben és a távolság megtételében.
- A lényeg itt az, hogy ahhoz, hogy "munkát" végezzen, egy erőnek meg kell utaznia egy távolságot. Például, ha egy 300 N erősségű légcsavar egy hajót 80 m vízben mozgat, akkor az elvégzett munka FORCE x DISTANCE = 300 x 80 = 24 000 "Nm/Joule" --- tehát elmondható, hogy a propeller a légcsavar 24.000 Joule munkát végzett.
- Vegye figyelembe a hajó ilyen távolságra történő mozgatásához szükséges időt. Tegyük fel, hogy a hajó 20 m/s (m/s) sebességgel halad ezen a távolságon. A 80 m távolság megtételéhez a hajó 80/20 = 4 másodpercet vesz igénybe. Tehát a hajó propellere 24 000 Joule munkát végez 4 másodperc alatt, tehát a teljesítmény 24 000/4 = 6 000 Jou/s (J/s) ütemben kerül alkalmazásra.
-
Ismerje meg az időzítés történelmi hátterét. A benzinmotorok és a gőzerőművek előtti időkben használták az első vonatokat és hajókat (az első hajó, amely propellert használt, a HMS Britain volt, amelynek első útjára 1846 -ban került sor, és egy 6 lapátos propellert használt, ami úgy néz ki, mint egy szélmalom)), a lovak nagyon megerőltető és változatos munkát végeznek. Egyedülálló módon az emberek mérik a ló mennyi erőfeszítését, és kiszámítják az időt. Miután számos vizsgálat átlagát keresték, 746 J/s mellett döntöttek, mint az egészséges ló által végzett munka normál mértéke. Később ez a szabvány "lóerő" néven vált ismertté. 746 Joule másodpercenként egy lóerőre (LE). Ez ma is igaz.
746 X 60 = 44 760 Joule percenként, ami egyenlő: egy LE
- Egy másik univerzális teljesítményegység, amely ma általában az elektronikus és elektromos berendezésekre korlátozódik, és az MKS (méter-kilogramm-másodperc/másodperc) metrikus rendszeren alapul, a "watt". Ha egy newtoni erő egy méter távolságot tesz meg, akkor egy joule munkát végeztek el; ha az erő egy másodpercet vesz igénybe, hogy elvégezze ezt a munkát, akkor az energiafogyasztás egy watt. Tehát egy watt másodpercenként egy joule.
2. Lépés. Tekintsük a rászoruló iparágat
Az iparban a legtöbb esetben forgógépekkel dolgozunk, és nem olyan egyenes mozdulatokkal dolgozunk, mint a ló, amely boronával szánt 160 000 m² -es területen. Tehát meg kell tudnunk határozni olyan dolgok kimenő teljesítményét, mint az elektromos motorok, gőzgépek, turbinák, dízelmotorok stb., És így megismerjük a nyomaték témáját.
- A nyomaték annak a tendenciájának a mérése, hogy irányt változtat, vagy valamit forgat, vagy forgó mozgást ad egy tárgynak néhány tengelyen. Ha egy ötméteres kar fogantyúját 20 Newton erővel nyomja le, akkor 5 X 20 = Newton-méter nyomatékot alkalmaz.
- Most itt van a nehézség, és zavart okozhat. Egy egyenes vonalú lineáris munka kiszámításához szorozza meg az erőt az elmozdulással. Ismét meg kell szorozni az erőt ugyanazokban az egységekben, mint az elmozdulást, de ebben az esetben az elmozdulás a "kar kar", és annak ellenére, hogy nyomatékot termel, hacsak valami nem forog, nincs mozgás, és így nincs munka.
- A munka és a nyomaték, bár úgy tűnik, hogy ugyanabban az egységben mérik őket, valójában nagyon különbözőek. Semmilyen munkát nem végeznek, mielőtt a forgatónyomaték tényleges forgást eredményez, és így nem használnak energiát.
- A munkát Joule -ban (J) mérik, míg a nyomatékot Newton.meters (Nm) -ban mérik a kettő megkülönböztetésére.
Lépés 3. Mérje meg a munkát, ha bármilyen mozgás vagy forgó "elmozdulás" van
Tegyük fel, hogy egy kar szilárdan rögzítve van a támaszpontjánál, amely tengelyben végződik, és a keze, 20 N erőt kifejtve, mint korábban, két méteres távolságot tesz meg az öt méteres kar által jelölt kör mentén, majd a munka befejeződik, a fenti egyenes vonal esete, egyenlő az erő elmozdulásának idejével vagy 20 X 2 = 40 Newton méter. Tegyük fel, hogy egyidejűleg megszorozzuk és elosztjuk ezt a számot az 5 méter hosszú karral vagy "karkarral". Nyilvánvaló, hogy ez nem változtatja meg az eredményt, így írhat:
- Munka = 5 X 20 X 2/5, és az eredmény 40 Joule, mint korábban, de 5 X 20 feletti? Most látta, hogy nyomaték.
- Mi az a "2/5"? A 2 méteres lineáris elmozdulás osztva a karral, azt mutatja meg, hogy milyen messzire fordította el a tengelyt a radiánnak nevezett szögegységekben. A radián, amelyet a fizikában és a gépészetben általánosan használnak, a kör két sugara közötti szög, amely úgy van meghatározva, hogy a kör kerületének azon pontjait, ahol a két sugár metszi egymást, a kör sugarának hossza választja el. Ez a számítás nagyon közel van az 57 fokhoz, vagy ez is a kör középpontjában egy olyan ív által alkotott szög, amely megegyezik a kör sugarával a kör kerületén.
-
Tehát azt mondhatjuk, hogy a forgó elmozdulású (théta) radiánokat előállító nyomaték által végzett munka egyenlő a nyomatékkal (L)
- alkalommal a forgási elmozdulás ill
- munka = L X théta joule -ban
4. lépés. Vegye figyelembe, hogy sokkal jobban érdekli a motor és a motor forgásában rejlő lóerő, azaz a forgási munka elvégzésének időintervalluma:
- forgási teljesítmény = nyomaték X szögeltolódás (radián)/idő (másodperc)
-
A fizikában a szögsebességet másodpercben radiánban írják fel, de minden olyan motort, repülőgépet vagy hajómotort, amelyet lát, mindig rpm -ben (fordulat / perc) mérnek, ezért ezen változtatnunk kell.
- Egy fordulat percenként (fordulat/perc) = 60 fordulat/másodperc = 60 fordulat/perc, de egy fordulat másodpercenként = 2 X pi radián másodpercenként
- Tehát a forgatónyomaték, L, és S fordulat / perc sebességgel forogó forgó berendezés teljesítménye Joule -ban másodpercenként
- Teljesítmény = S/60 X (2 pi) X L J/s -ban, és ahogy korábban írtuk, ahhoz, hogy lóerőssé alakítsuk, 746 -mal vagy osztani kell
- Motor lóerő = (2 pi)/44,760 X L X S ahol L a Newton méterben mért nyomaték (általában Prony fékkel) és S a fordulatszám fordulatszámban, amely számlálóval, stroboszkóppal, lézerrel stb. Mérhető. Ily módon az autó- és motorkerékpár -motorok teljesítménygörbéi ábrázolhatók a nyomaték és a ford./perc közötti grafikon formájában. és teljesítmény (LE) a motor fordulatszáma ellen és az autótechnikusok ezekből a táblázatokból láthatják optimális teljesítményét.
