Kraft

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 december 2020; kontroller kräver 24 redigeringar .

Kraft
P, N
Dimensionera	L2MT -3 _ _
Enheter
SI	tis
GHS	erg s −1 _

Effekt är en skalär fysisk storhet som kännetecknar den momentana energiöverföringshastigheten från ett fysiskt system till ett annat under dess användning och bestäms i allmänhet genom förhållandet mellan den överförda energin och överföringstiden. I SI- systemet är enheten för effekt watt, lika med energin på 1 joule överförd under en tid på 1 sekund (1 W ≡ 1 J/s), och vilket numeriskt effektvärde som helst som anges i alla informationskällor, som standard , innebär just en sådan andra tidsperiod. [1] [2]

Innebörden av begreppet på exempel

En 100 W glödlampa förbrukar 100 J energi varje sekund för sitt belysningsarbete, under 1 timme - 0,1 kWh (360 000 J).

En elmotor med en deklarerad effekt på 1 kW för att utföra arbete kan överföra 1 kJ energi varje sekund genom rotation, vilket borde räcka för att lyfta en last på 100 kg till en höjd av 1 meter på 1 sekund. I det här fallet kommer den elektriska effekten hos denna motor att vara högre än 1 kW, eftersom elmotorns effektivitet alltid är under 100% och inte all elektrisk kraft kan omvandlas till arbete på axeln.

En bilförbränningsmotor med en nettoeffekt på 100 kW (136 hk) kan överföra 100 kJ energi varje sekund till en bil, vilket vanligtvis tillåter en modern personbil att accelerera till en hastighet av cirka 200 km/h. Samtidigt spelar varken typen av motor (bensin eller diesel), eller dess arbetsvolym , eller egenskaperna hos dess yttre hastighetsegenskaper ingen roll .

Effektvärdet på 6000 MW vid Krasnoyarsk HPP betyder att denna HPP kan generera energi på 6000 MJ varje sekund, vilket är ekvivalent med energin som tas emot från driften av 60 tusen bilmotorer som arbetar med maximal effektläge från exemplet ovan och att utan att ta hänsyn till överföring och omvandling förluster av el gör det möjligt att tillhandahålla el till 60 miljoner 100-watts elektriska lampor.

Notation används

De nuvarande internationella standarderna för ISO/IEC 80000-serien föreskriver att effekt betecknas med symbolen P med stor bokstav för både mekanik och elektrodynamiska formler. [3] [4] Beteckningens etymologi - antingen från lat. p otestas , eller från engelska. makt . _

I den ryskspråkiga litteraturen om fysik kan kraften i formlerna för mekanik och hydrodynamik betecknas med symbolen N , men etymologin för denna beteckning är inte exakt tydlig.

Grundläggande formler

Grundläggande definition av makt:

P={\frac {dE}{dt))

(där P är effekt, E är energi, t är tid).

Bestämning av medeleffektvärdet över en tidsperiod : $\Delta t$

P={\frac {\Delta E}{\Delta t)),

Tidsintegralen för den momentana effekten över en tidsperiod är lika med den totala energin som överförs under denna tid:

\int _{t_{0}}^{t_{1}}Pdt=E.

Måttenheter

I det internationella enhetssystemet (SI) är effektenheten watt (W) , vilket är lika med en joule per sekund (J/s). [5]

Inom teoretisk fysik , astrofysik , används erg per sekund (erg/s) ofta som en enhet för makt , vilket är utanför systemet .

En vanlig enhet för att mäta kraften hos bil-, lokomotiv- och marinförbränningsmotorer är hästkrafter . Men i sina rekommendationer listar International Organization of Legal Metrology (OIML) hästkrafterna som en av måttenheterna "som bör tas ur cirkulation så snart som möjligt där de för närvarande används, och som inte bör införas om de används inte” [ 6] .

Relationer mellan maktenheter

Enheter	tis	kW	MW	kgf m/s	erg/s	l. Med. (träffade.)	l. Med. (eng.)
1 watt	ett	10 −3	10 −6	0,102	10 7	1,36⋅10 −3	1,34⋅10 −3
1 kilowatt	10 3	ett	10 −3	102	10 10	1,36	1,34
1 megawatt	10 6	10 3	ett	102⋅10 3	10 13	1,36⋅10 3	1,34⋅10 3
1 kilogram-kraftmeter per sekund	9,81	9,81⋅10 −3	9,81⋅10 −6	ett	9,81⋅107 _	1,33⋅10 −2	1,31⋅10 −2
1 erg per sekund	10 −7	10 −10	10 −13	1,02⋅10 −8	ett	1,36⋅10 −10	1,34⋅10 −10
1 hästkrafter (metrisk)	735,5	735,5⋅10 −3	735,5⋅10 −6	75	7,355⋅109 _	ett	0,9863
1 hästkrafter (engelska)	745,7	745,7⋅10 −3	745,7⋅10 −6	76,04	7,457⋅109 _	1,014	ett

Kraft i mekanik

Om en kraft verkar på en rörlig kropp, så fungerar denna kraft. Kraften i detta fall är lika med skalärprodukten av kraftvektorn och hastighetsvektorn med vilken kroppen rör sig:

N={\mathbf F}\cdot {\mathbf v}=F\cdot v\cdot \cos \alpha ,

var är kraftvektorn;

\mathbf {F}

\mathbf{v}

är hastighetsvektorn;

\alfa

är vinkeln mellan hastighets- och kraftvektorerna;

F

är kraftvektorns modul;

v

är modulen för hastighetsvektorn.

Ett specialfall av kraft under rotationsrörelse:

N=\mathbf {M} \cdot \mathbf {\omega } ={\frac {2\pi \cdot \mathbf {M} \cdot \mathbf {n} }{60)),

var är kraftmomentet (N*m);

\mathbf {M}

\mathbf{\omega}

— vinkelhastighet (rad/s);

n

— Rotationshastighet (antal varv per minut, rpm).

Elektrisk kraft

Elektrisk kraft är en fysisk storhet som kännetecknar hastigheten för överföring eller omvandling av elektrisk energi .

Momentan elektrisk effekt för en del av en elektrisk krets: $P(t)$

P(t)=I(t)\cdot U(t)\,

var är den momentana strömmen genom kretssektionen;

Det)

U(t)

- omedelbar spänning i detta område.

När man studerar AC-nätverk , förutom den momentana effekten som motsvarar den allmänna fysiska definitionen, introduceras även följande begrepp:

aktiv effekt , lika med medelvärdet av den momentana effekten under perioden,
- omedelbar aktiv effekt:

p(t)={1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \cos \varphi -{1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m }\cdot \cos \varphi \cos(2\omega t).

reaktiv effekt , vilket motsvarar energi som cirkulerar utan förlust från källan till konsumenten och vice versa,
- omedelbar reaktiv effekt:

på

\varphi >0{:}

q(t)={\frac {1}{2}}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \sin \varphi \cdot \cos {\Bigl (}2\omega t+{ \frac {\pi }{2}}{\Bigr )},

på

\varphi <0{:}

q(t)={\frac {1}{2}}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \sin \varphi \cdot \cos {\Bigl (}2\omega t- {\frac {\pi }{2}}{\Bigr )}.

total effekt , beräknad som produkten av de effektiva värdena för ström och spänning utan att ta hänsyn till fasförskjutning .
- momentan bruttoeffekt:

s(t)={1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m}\cdot \cos \varphi -{1 \over 2}\cdot U_{m}\cdot I_{m }\cdot cos{\Bigl (}2\omega t-\varphi {\Bigr )},

var är strömamplituden;

Jag är}

{\displaystyle U_{m))

är spänningsamplituden;

\varphi

är vinkeln mellan den initiala spänningsvinkeln och den initiala strömvinkeln -

\psi _{u}

\psi _{i}

(\varphi =\psi _{u}-\psi _{i}){;}

\omega

är vinkelhastigheten;

t

- tid.

Instrument för mätning av elektrisk effekt och strålningseffekt

Wattmätare (inklusive varmetrar ) - mätinstrument utformade för att bestämma kraften hos elektrisk ström eller elektromagnetisk strålning.

Efter syfte och frekvensområde kan wattmätare delas in i tre kategorier - lågfrekvent (och likström), radiofrekvens och optisk.

Enligt deras avsedda syfte är radioavståndswattmätare indelade i två typer: överförd effekt, inkluderad i avbrottet i transmissionsledningen, och absorberad effekt, ansluten till slutet av linjen som en matchad last. Beroende på metoden för funktionell transformation av mätinformation och dess utmatning till operatören, är wattmätare analoga (indikerande och självregistrerande) och digitala.

Hydraulkraft

Effekten hos en hydraulisk maskin eller hydraulcylinder är lika med produkten av tryckfallet på maskinen (tryckskillnaden vid inloppet och utloppet) och vätskeflödet:

N_{H}=Q_{H}\cdot P_{H},

där - vätskeflöde, m 3 / s ;

Q_{H}

P_{H}

- tryckfall, Pa .

Till exempel har NP-89D-pumpen, som är installerad på Su-24 , Tu-134 och Tu-154 , en kapacitet på 55 l / min (~ 0,000917 m 3 / s) vid ett tryck på 210 kgf / cm 2 (21 MPa) [ 7] - därför är dess hydrauliska effekt cirka 19,25 kW.

Se även

Anteckningar

↑ Power - artikel från Physical Encyclopedia
↑ Fysik. - S. 100. Kapitel 6 "Arbete och energi", § 3 "Makt".
↑ ISO 80000-4:2019 "Mängder och enheter - Del 4: Mekanik" Punkt 4.27 . Hämtad 2 april 2021. Arkiverad från originalet 1 april 2021. (obestämd)
↑ Fysik. - S. 100. Kapitel 6 "Arbete och energi", stycke 3 "Makt".
↑ GOST 8.417-2002. - P. 5. Klausul 5.2 "SI-härledda enheter", Tabell 3 "SI-härledda enheter med speciella namn och symboler".
↑ OIML International Document D2. Legaliserade (officiellt godkända för användning) måttenheter. Bilaga B (länk ej tillgänglig) . Hämtad 5 april 2013. Arkiverad från originalet 14 oktober 2013. (obestämd)
↑ NP-89D. Beskrivning. Specifikationer. Enheter tillverkade av OAO MMZ Znamya . Hämtad 15 april 2018. Arkiverad från originalet 15 april 2018. (obestämd)

Litteratur

GOST 8.417-2002. "Statligt system för att säkerställa enhetligheten i mätningarna. Värdeenheter" . - Moskva: Standartinform, 2002. - 39 sid.
Orir J. Fysik, hel kurs = Fysik av Jay Orear, Cornell University / per. från engelska. och vetenskaplig redigering av Yu. G. Rudogo och A. V. Berkov. - 2:a. - Moskva: "Förlag" KDU ", 2010. - S. 100-101. — 752 sid. - ISBN 978-5-98227-366-6 .