כוח פיזי: נוסחאות, סוגי כוח ודוגמאות - גוּפָנִי - 2025

כוח פיזי מתייחס לכמות של עבודה (או אנרגיה הנצרכת) ליחידת זמן. הכוח הוא גודל סקלרי, כאשר יחידת המדידה שלו במערכת היחידות הבינלאומית היא הג'ואל לשנייה (J / s), המכונה הוואט לכבוד ג'יימס וואט.

יחידת מדידה נפוצה למדי היא כוח הסוס המסורתי. בפיזיקה נלמדים סוגים שונים של כוח: כוח מכני, כוח קול, כוח קלורי, בין היתר. באופן כללי יש רעיון אינטואיטיבי של משמעות העוצמה. לרוב זה קשור לעוצמה רבה יותר, צריכה רבה יותר.

לפיכך, נורה צורכת יותר אנרגיה חשמלית אם כוחה גדול יותר; כך גם במייבש שיער, ברדיאטור או במחשב אישי.

מסיבה זו, יש צורך להבין היטב את המשמעות שלה, את סוגי הכוחות השונים שקיימים ולהבין כיצד היא מחושבת ומה הקשר בין יחידות המדידה הנפוצות ביותר שלה.

נוסחאות

בהגדרה, כדי לחשב את הכוח הנצרך או המסופק במרווח זמן, משתמשים בביטוי הבא:

P = W / t

בביטוי זה P הוא כוח, W הוא עבודה, ו- t זה זמן.

אם מה שאתה רוצה זה לחשב את ההספק המיידי, עליך להשתמש בנוסחה הבאה:

בנוסחה זו ∆t הוא תוספת הזמן, F הוא הכוח ו- v הוא המהירות.

יחידות

ייחודיות הכוח במערכת היחידות הבינלאומית היא הג'ואל בשנייה (J / s), המכונה וואט (W). זה גם נפוץ בהקשרים מסוימים להשתמש ביחידות אחרות כמו קילוואט (כוח קוט"ש), כוח סוס (CV), בין היתר.

כמובן, הקילוואט שווה ל 1000 וואט. השוויון בין כוח סוס לוואט מצידו הוא כדלקמן:

קורות חיים 1 = 745.35 וואט

יחידת כוח נוספת, על אף שהשימוש בה נפוץ הרבה פחות, היא erg לשנייה (erg / s), המקבילה ל ^-10-7 W.

חשוב להבדיל קילוואט משעה קילוואט (קוט"ש), מכיוון שהאחרון הוא יחידה של אנרגיה או עבודה ולא של כוח.

סוגי כוח

בין סוגי הכוח השונים הקיימים, חלקם החשובים ביותר הם אלו העומדים להלן.

כוח מכני

הכוח המכני המופעל על מוצק קשיח מתקבל על ידי יצירת המוצר בין הכוח המתקבל הכולל לבין המהירות המועברת לגוף זה.

P = F ∙ v

ביטוי זה שווה ערך לביטוי: P = W / t, ולמעשה הוא מתקבל ממנו.

במקרה שמתרחשת גם תנועה סיבובית של המוצק הנוקשה וכי על כן, הכוחות המופעלים עליו משנים את מהירות הזווית שלו, מה שמביא להאצה זוויתית, יוצא כי:

P = F ∙ v + M ∙ ω

בביטוי זה M הוא הרגע הנובע מהכוחות המופעלים ו- ω הוא המהירות הזוויתית של הגוף.

כוח חשמלי

הכוח החשמלי המסופק או נצרך על ידי רכיב חשמלי הוא תוצאה של חלוקת כמות האנרגיה החשמלית המועברת או הנספגת על ידי רכיב זה והזמן שהוקדש לו. זה מחושב מהביטוי הבא:

P = V ∙ אני

במשוואה זו V הוא ההבדל הפוטנציאלי בין הרכיב ואני בעוצמת הזרם החשמלי שעובר דרכו.

במקרה הספציפי שהרכיב הוא התנגדות חשמלית, ניתן להשתמש בביטויים הבאים לחישוב ההספק: P = R ∙ I ² = V ² / R, כאשר R הוא ערך ההתנגדות החשמלית של הרכיב המדובר.

כוח חימום

הכוח הקלורי של רכיב מוגדר ככמות האנרגיה שמתפזרת או משתחררת כחום על ידי המרכיב האמור ביחידת זמן. זה מחושב מהביטוי הבא:

P = E / t

בביטוי זה E היא האנרגיה המשתחררת בצורה של חום.

כוח סאונד

כוח הקול מוגדר כאנרגיה המועברת על ידי גל קול ביחידת זמן דרך משטח מסוים.

באופן זה, עוצמת הקול תלויה הן בעוצמת גל הקול והן במשטח שעובר הגל האמור ומחושבת באמצעות האינטגרל הבא:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

בתוך אינטגרלי זה Ps הוא כוח הקול של הגל, האם הוא עוצמת הקול של הגל, ו- dS הוא הפרש השטח שעובר הגל.

כוח מדורג וכוח אמיתי

הספק נומינלי הוא ההספק המרבי שמכונה או מנוע דורשים או יכולים להציע בתנאי שימוש רגילים; כלומר, ההספק המרבי שהמכונה או המנוע יכולים לתמוך או להציע.

משתמשים במונח הנומינלי מכיוון שכוח זה באופן כללי משמש לאפיון המכונה, לנקוב בשמה.

מצד שני, הכוח האמיתי או השימושי - כלומר, הכוח שמשמש, נוצר או משומש בפועל על ידי המכונה או המנוע - בדרך כלל שונה מהסמל הנמוך, ובדרך כלל הוא פחות.

דוגמאות

דוגמא ראשונה

אתה רוצה לעגור פסנתר של 100 ק"ג לקומה שביעית שנמצאת בגובה של 20 מטר. המנוף לוקח 4 שניות כדי להרים את הפסנתר. חשב את עוצמת המנוף.

פִּתָרוֹן

כדי לחשב את העוצמה משתמשים בביטוי הבא:

P = W / t

עם זאת, ראשית כל זה נדרש לחשב את העבודות שביצע המנוף.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9.8 ∙ 20 ∙ 1 = 19,600 N

לכן כוח המנוף יהיה:

P = 19,600 / 4 = 4900 W

דוגמא שנייה

חשב את הכוח שמתפזר על ידי נגן 10 Ω אם זרם של 10 A.

פִּתָרוֹן

במקרה זה, יש צורך בחישוב ההספק החשמלי, שעבורו משתמשים בנוסחה הבאה:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

הפניות

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). פיסיקה כרך א '. סקסה.
2. כוח (פיזי). (ד '). בוויקיפדיה. הוחזר ב -3 במאי 2018 מ- es.wikipedia.org.
3. כוח (פיזיקה). (ד '). בוויקיפדיה. הוחזר ב -3 במאי 2018 מ- en.wikipedia.org.
4. רזניק, רוברט והלידיי, דייוויד (2004). פיזיקה רביעית. CECSA, מקסיקו.
5. סרווי, ריימונד א .; Jewett, John W. (2004). פיסיקה למדענים ומהנדסים (מהדורה 6). ברוקס / קול.