Turinys

• Žingsniai

Kaip apskaičiuoti arklio galias ar vatus, ką jie apibūdina ir kodėl jie svarbūs.

Žingsniai

1. 1 Pagrindai. Žodis „galia“ apibrėžiamas kaip darbas, atliktas per nustatytą laiką. Darbas savo ruožtu yra istorinis terminas, apibūdinantis taikomos jėgos efektyvumą (judinti kūną ar įveikti kitas kliūtis ar pasipriešinimą) per tam tikrą atstumą.
   • Čia svarbu tai, kad „darbui“ jėga turi veikti tam tikru atstumu. Pavyzdžiui, jei sraigtas perkelia valtį per vandenį 300 N jėga 80 m atstumu, tada darbas yra lygus jėgai x atstumas = 300 X 80 = 24000 J (N * m), tai galima sakyti, kad sraigtas atliko 24 000 J darbų.
   • Apsvarstykite laiką, kurio prireikė perkelti valtį tam tikru atstumu. Tarkime, laivas juda 20 m / s greičiu. Norint nuvažiuoti 80 metrų, prireiktų 80/20 = 4 sekundžių. Taigi, valties sraigtas per 24 sekundes atliko 24000 J darbų, taigi galia yra: 24000/4 = 6000 W (J / s).
   • Istorinė nuoroda. Prieš vidaus degimo variklius ir garo energiją, kuri varė pačius pirmuosius traukinius ir laivus (pirmasis sraigtas buvo sumontuotas HMS Britain, kuris pirmą kartą išplaukė į jūrą 1846 m.; Jis turėjo vieną šešių ašmenų sraigtą, panašų į vėjo malūną), žirgai atliko daugybę įvairių užduočių. Todėl žmonės apskaičiavo, kiek darbo vienas arklys gali atlikti per tam tikrą laiką. Vidutiniškai įvertinus daugelio bandymų vertes, jie nusistovėjo esant 550 svarų pėdų per sekundę standartinei sveiko arklio atlikto darbo vertei. Tada ši vertė tapo žinoma kaip „arklio jėga“.
     • Rusijoje arklio galia reiškia metrinę arklio galią, kuri yra maždaug 735,5 vatai.
   • Kitas dažniausiai naudojamas galios vienetas yra „vatai“ (SI tarptautinė vienetų sistema). Jei vieno Niutono jėga perkelia kūną vieno metro atstumu, tada darbas yra lygus vienam džauliui, o jei šis darbas trunka vieną sekundę, tada galia yra lygi vienam vatui. Todėl vatas yra lygus vienam džauliui per sekundę.
2. 2 Apsvarstykite šiandienos pramonės poreikius. Daugeliu atvejų pramonėje mes susiduriame su besisukančiais mechanizmais, o ne tiesiniu judesiu. Taigi turime žinoti, kaip apskaičiuoti elektros variklių, garo variklių, turbinų, dyzelinių variklių ir tt galią, todėl turime atsižvelgti į sukimo momentą arba, tiksliau, jėgos momentą.
   • Jėgos momentas apibūdina jėgą, linkusią ką nors pasukti ar susukti, tai yra suteikti sukamąjį judesį kūnui apie tam tikrą ašį. Jei sukate 50 cm (0,5 m) rankeną 200 N jėga, tada jėgos momentas yra 0,5 x 200 = 100 N * m.
   • Nesusipainiok. Norėdami apskaičiuoti tiesiu judesiu atliktą darbą, padauginkite jėgą iš judesio. Ir čia jūs padauginate jėgą iš poslinkio, tačiau šiuo atveju poslinkis yra lygus „svertui“, tai yra atstumui nuo ašies iki jėgos taikymo taško.
   • Darbas ir galios momentas yra skirtingos sąvokos. Kol jėgos momentas nesisuka, nedirbama ir nevartojama jėga.
3. 3 Matuokite darbą sukamuoju judesiu. Tarkime, 50 cm ilgio ranka yra standžiai pritvirtinta prie sukimosi ašies, jūs ją veikiate 200 N jėga, o ranka sukasi 20 cm aplink apskritimą. Darbas šiuo atveju yra lygus jėgos ir poslinkio sandaugai, tai yra 0,2 x 200 = 40 N * m. Tarkime, jūs vienu metu dauginate ir dalinate šį skaičių iš 0,5 m - rankos ilgio. Akivaizdu, kad tai nepakeis rezultato, todėl galite parašyti:
   • Darbas = 0,5 • 200 X 0,2 / 0,5 ir dar kartą gaukite atsakymą: 40 N * m. Bet ką reiškia produktas 0,5 * 200? Tai galios momentas.
   • Kas yra 0,2 / 0,5? 20 cm apskritimo eiga, padalyta iš rankos ilgio (iš esmės apskritimo spindulys), parodo sukimosi radianais kiekį.Radianas apibrėžiamas kaip kampas tarp dviejų apskritimo spindulių, kai lanko ilgis tarp dviejų spindulių yra lygus apskritimo spinduliui. 1 rad = 57 laipsniai (apytiksliai).
   • Taigi darbas, atliktas jėgos momentu sukimosi poslinkio metu (teta, radianais), yra lygus sukimo momento sandaugai (M) pagal sukimosi poslinkį (radianais):
     • Darbas = M * teta (radianais)
4. 4 Atminkite, kad galia apskaičiuojama per tam tikrą laiką, todėl:
   • Galia = jėgos momentas * (kampas / laikas)
   • kampas / laikas yra kampinis greitis (rad / s)
   • Fizikoje kampinis greitis matuojamas radianais per sekundę, tačiau ši orlaivio ar laivo variklio vertė visada pateikiama apsisukimais per minutę, todėl šias vertes turėsime konvertuoti.
     • Vienas apsisukimas per minutę (aps./min.) = 60 apsisukimų per sekundę (aps./min.) Ir vienas apsisukimas per sekundę = 2 * PI radianai per sekundę
     • Jei M yra jėgos momentas (sukimo momentas), n yra apsisukimų skaičius per minutę, tada galia vatais yra lygi:
     • Galia = M * (2 * PI / 60) * n
   • Norėdami gauti šią arklio galios vertę, turite ją padalyti iš 735,5.