Jak vypočítat výkon v koňských silách nebo wattech, co tyto termíny znamenají a proč jsou tyto termíny důležité.
Krok
Krok 1. Projděte si základy
Slovo moc je definováno jako časový interval pro práci. Mezitím je práce starý termín pro měření účinnosti aplikované síly při pohybu inertního předmětu nebo při čelení překážce nebo jiné překážce a překonání vzdálenosti.
- Jde o to, že aby mohla „pracovat“, musí síla urazit vzdálenost. Pokud například vrtule o síle 300 N pohybuje lodí ve vodě 80 m, pak je odvedená práce SÍLA x VZDÁLENOST = 300 x 80 = 24 000 "Nm/Joule" --- takže lze říci, že vrtule vrtule odvedla 24 000 Joulů práce.
- Zvažte čas, který bude trvat k přesunu lodi na tuto vzdálenost. Předpokládejme, že loď urazí tuto vzdálenost rychlostí 20 m za sekundu (m/s). Na překonání vzdálenosti 80 m trvá lodi 80/20 = 4 sekundy. Vrtule lodi tedy provede 24 000 Joulů práce za 4 sekundy, takže síla je aplikována rychlostí 24 000/4 = 6 000 Joulů za sekundu (J/s).
-
Pochopte historické pozadí načasování. V dobách, kdy byly k pohonu prvních vlaků a lodí využívány benzínové motory a parní pohon (první lodí, která používala vrtuli, byla HMS Britain, jejíž první plavba se uskutečnila v roce 1846 a používala jednu vrtuli se 6 lopatkami, která vypadá jako větrný mlýn), koně dělají velmi namáhavou a různorodou práci. Jedinečně lidé měří, kolik úsilí může kůň vyvinout, a vypočítají čas. Po hledání průměru několika pokusů se rozhodli pro 746 J/s jako standardní rychlost práce od zdravého koně. Později se tento standard stal známým jako „koňská síla“. 746 Joulů za sekundu na jednu koňskou sílu (hp). To platí dodnes.
746 X 60 = 44 760 Joulů za minutu, což se rovná: jeden hp
- Další univerzální jednotka výkonu, nyní obecně omezená na elektronická a elektrická zařízení a založená na metrickém systému MKS (metr-kilogram-sekunda/s), je „watt“. Pokud jeden Newton síly urazí vzdálenost jeden metr, pak byl proveden jeden joul práce; pokud síla trvá jednu sekundu na provedení jednoho joulu této práce, pak je spotřeba energie jeden watt. Jeden watt je tedy jeden joule za sekundu.
Krok 2. Zvažte v tuto chvíli průmysl v nouzi
Ve většině případů v průmyslu pracujeme s rotujícími stroji a ne se stroji s přímým pohybem jako kůň brázdící brány na 160 000 m² půdy. Měli bychom tedy být schopni určit výstupní výkon věcí, jako jsou elektromotory, parní stroje, turbíny, diesely atd., A tak se seznámíme s tématem točivého momentu.
- Točivý moment je měřítkem tendence měnit směr nebo něco otáčet nebo poskytovat rotační pohyb objektu na některých osách. Pokud stisknete rukojeť pětimetrové páky silou 20 newtonů, aplikujete točivý moment 5 x 20 = newtonmetrů.
- Nyní je tu obtíž a může vést ke zmatku. Chcete -li vypočítat lineární práci na přímce, vynásobte sílu posunem. Opět znásobujete sílu ve stejných jednotkách jako výtlak, ale v tomto případě je posunem „rameno páky“a přestože produkujete točivý moment, pokud se něco netočí, nedochází k pohybu, a tedy ani k práci.
- Práce a točivý moment, i když se zdá, že jsou měřeny ve stejné jednotce, jsou ve skutečnosti velmi odlišné. Neprovádí se žádná práce, dokud točivý moment nevyvolá skutečné otáčení, a proto není použit žádný výkon.
- Práce se měří v Joulech (J), zatímco točivý moment se měří v Newton.metrech (Nm), aby se tyto dva odlišily.
Krok 3. Změřte práci, pokud dojde k nějakému pohybu nebo rotačnímu „posunutí“
Předpokládejme, že je páka pevně zajištěna ve svém opěrném bodě, který končí osou, a vaše ruka, působící silou 20 N, jako dříve, urazí vzdálenost dva metry po kruhu představovaném pětimetrovou pákou, poté se pracuje jako v v případě přímky výše. výše, rovnající se silovému posunu nebo 20 X 2 = 40 Newton metrů. Předpokládejme, že toto číslo současně znásobujete a dělíte 5 metrů dlouhou pákou nebo „pákovým ramenem“. Výsledek to zjevně nezmění, takže můžete napsat:
- Práce = 5 X 20 X 2/5 a výsledek je 40 Joulů jako dříve, ale je 5 X 20 nad tím? Právě jste viděli, že je to točivý moment.
- Co je „2/5“? Lineární zdvih 2 metry dělený ramenem páky vám řekne, jak daleko jste otočili nápravou v úhlových jednotkách nazývaných radiány. Radián, všeobecně používaný ve fyzice a strojírenství, je definován jako úhel mezi dvěma poloměry kruhu tak, že body na obvodu kruhu, kde se oba poloměry protínají, jsou odděleny délkou poloměrů kruhu. Tento výpočet je velmi blízký 57 stupňům nebo je také úhlem tvořeným ve středu kruhu obloukem, který se rovná poloměru kruhu na obvodu kruhu.
-
Můžete tedy říci, že práce vykonaná točivým momentem, který vytváří radiány rotačního posunutí (theta), se rovná točivému momentu (L)
- krát rotační posun nebo
- práce = L X theta v joulech
Krok 4. Všimněte si, že vás mnohem více zajímá množství koňských sil při otáčení motoru a motoru, tj. Časový interval pro provádění rotační práce:
- rotační výkon = točivý moment X úhlové posunutí (radiány)/čas (sekundy)
-
Ve fyzice je úhlová rychlost zapsána v radiánech za sekundu, ale jakýkoli motor nebo letoun nebo lodní motor, který vidíte, se vždy měří v otáčkách za minutu (otáčky za minutu), takže to musíme změnit.
- Jedna otáčka za minutu (ot/min) = 60 otáček za sekundu = 60 otáček za sekundu, ale jedna otáčka za sekundu = 2 X pi radiánů za sekundu
- Takže síla v Joulech za sekundu rotačního zařízení, produkujícího točivý moment L a otáčející se rychlostí S ot / min, je
- Výkon = S/60 X (2 pi) X L v J/s a jak již bylo napsáno, pro jeho převedení na koňskou sílu musíte vydělit 746 nebo
- Výkon motoru = (2 pi)/44,760 X L X S kde L je točivý moment měřený v Newtonmetrech (obvykle s brzdou Prony) a S je rychlost otáčení v otáčkách, kterou lze měřit pomocí čítače, stroboskopu, laseru atd. Tímto způsobem lze křivky výkonu automobilových a motocyklových motorů znázornit ve formě grafu točivého momentu versus otáčky za minutu a výkon (hp) proti otáčkám motoru v ot / min a automobiloví technici mohou z těchto tabulek vidět jeho optimální výkon.
