Cách tính công suất bằng mã lực hoặc watt, những thuật ngữ này có nghĩa là gì và tại sao những thuật ngữ này lại quan trọng.
Bươc chân
Bước 1. Xem lại những điều cơ bản
Sức mạnh từ được định nghĩa là khoảng thời gian để thực hiện công việc. Trong khi đó, công việc là một thuật ngữ cũ để đo lường mức độ hiệu quả của một lực tác dụng trong việc di chuyển một vật thể trơ hoặc đối mặt với chướng ngại vật hoặc chướng ngại vật khác và bao phủ một khoảng cách.
- Vấn đề ở đây là để thực hiện "công việc", một lực phải di chuyển một quãng đường. Ví dụ, nếu một chân vịt với một lực 300 N di chuyển một con tàu trong nước 80 m, thì công thực hiện là LỰC x KHOẢNG CÁCH = 300 x 80 = 24.000 "Nm / Joule" --- vì vậy có thể nói rằng chân vịt cánh quạt đã thực hiện 24.000 Joules công việc.
- Tính thời gian để con tàu di chuyển được quãng đường đó. Giả sử con tàu đang đi quãng đường này với vận tốc 20 m trên giây (m / s). Để đi được quãng đường 80 m, con tàu mất 80/20 = 4 giây. Vì vậy, chân vịt của con tàu thực hiện 24.000 Joules trong 4 giây, do đó công suất được áp dụng với tốc độ 24.000 / 4 = 6.000 Joules mỗi giây (J / s).
-
Hiểu được bối cảnh lịch sử của thời gian. Quay trở lại những ngày trước khi động cơ xăng và hơi nước được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các chuyến tàu và tàu thủy đầu tiên (con tàu đầu tiên sử dụng chân vịt là HMS Britain có chuyến đi đầu tiên diễn ra vào năm 1846 và sử dụng một chân vịt với 6 cánh quạt, trông giống như một cối xay gió.), những con ngựa làm một công việc rất vất vả và đa dạng. Độc đáo hơn, người ta đo lường mức độ nỗ lực của một con ngựa có thể làm và tính toán thời gian. Sau khi tìm kiếm giá trị trung bình của một số thử nghiệm, họ quyết định chọn 746 J / s là tốc độ tiêu chuẩn của công việc được thực hiện bởi một con ngựa khỏe mạnh. Sau đó tiêu chuẩn này được gọi là "mã lực". 746 Joules trên giây thành một mã lực (hp). Điều này vẫn đúng cho đến ngày nay.
746 X 60 = 44.760 Joules mỗi phút, tương đương với: một hp
- Một đơn vị công suất phổ thông khác, hiện nay thường được giới hạn trong các thiết bị điện và điện tử và dựa trên hệ thống số liệu MKS (mét-kilogam-giây / giây), là "watt". Nếu một lực Newton truyền được quãng đường một mét, thì một công việc đã được thực hiện; nếu lực mất một giây để thực hiện một jun công việc này, thì công suất tiêu thụ là một oát. Vì vậy, một watt là một jun trên giây.
Bước 2. Xem xét ngành đang cần vào thời điểm này
Trong hầu hết các trường hợp trong công nghiệp, chúng tôi làm việc với máy quay chứ không phải máy có chuyển động thẳng như ngựa cày với bừa trên 160.000 m² đất. Vì vậy, chúng ta sẽ có thể xác định công suất đầu ra của những thứ như động cơ điện, động cơ hơi nước, tuabin, diesel, v.v., và do đó, chúng ta biết chủ đề của mô-men xoắn.
- Mô-men xoắn là phép đo xu hướng thay đổi hướng hoặc quay một cái gì đó hoặc cung cấp chuyển động quay cho một đối tượng trên một số trục. Nếu bạn nhấn vào tay cầm của một đòn bẩy dài năm mét với một lực 20 Newton, bạn đang áp dụng một mô-men xoắn 5 X 20 = Newton-mét.
- Bây giờ, đây là khó khăn và có thể dẫn đến nhầm lẫn. Để tính toán công việc tuyến tính trên một đường thẳng, bạn nhân lực với độ dời. Một lần nữa, bạn đang nhân lực cùng đơn vị với độ dịch chuyển, nhưng trong trường hợp này độ dời là "cánh tay đòn" và mặc dù bạn đang tạo ra mô-men xoắn, trừ khi có vật gì đó quay, không có chuyển động và do đó, không có tác dụng.
- Công và mô-men xoắn, mặc dù chúng dường như được đo bằng cùng một đơn vị, nhưng thực tế lại rất khác nhau. Không có công việc nào được thực hiện trước khi mô-men xoắn tạo ra chuyển động quay thực tế, và do đó, không có nguồn điện nào được sử dụng.
- Công được đo bằng Joules (J) trong khi mô-men xoắn được đo bằng Newton.meters (Nm) để phân biệt giữa hai loại.
Bước 3. Đo công việc nếu có bất kỳ chuyển động hoặc "dịch chuyển" quay nào
Giả sử một đòn bẩy được khóa chắc chắn tại điểm tựa của nó kết thúc bằng trục và bàn tay của bạn, tác dụng lực 20 N như trước, di chuyển được một quãng đường dài hai mét dọc theo vòng tròn được đại diện bởi đòn bẩy năm mét, thì công việc được thực hiện, như trong trường hợp của một đường thẳng ở trên. ở trên, bằng lần lực dịch chuyển hoặc 20 X 2 = 40 Newton mét. Giả sử bạn đang đồng thời nhân và chia số này với đòn bẩy dài 5 mét hoặc "cánh tay đòn". Rõ ràng, điều này sẽ không thay đổi kết quả, vì vậy bạn có thể viết:
- Work = 5 X 20 X 2/5 và kết quả là 40 Joules như trước, nhưng 5 X 20 có cao hơn không? Bạn chỉ thấy rằng nó là mô-men xoắn.
- "2/5" là gì? Độ dịch chuyển tuyến tính của 2 mét chia cho cánh tay đòn, cho bạn biết bạn đã quay trục bao xa theo đơn vị góc gọi là radian. Một radian, được sử dụng phổ biến trong vật lý và kỹ thuật cơ khí, được định nghĩa là góc giữa hai bán kính của một đường tròn sao cho các điểm trên chu vi của một đường tròn mà hai bán kính cắt nhau, cách nhau bằng độ dài của bán kính của đường tròn. Phép tính này rất gần với 57 độ hoặc cũng là góc được tạo thành tại tâm của đường tròn bởi một cung bằng bán kính của đường tròn ở chu vi của đường tròn.
-
Vì vậy, bạn có thể nói rằng công được thực hiện bởi một mô-men xoắn tạo ra độ dịch chuyển quay (theta) bằng với mô-men xoắn (L)
- lần dịch chuyển quay hoặc
- công việc = L X theta tính bằng jun
Bước 4. Lưu ý rằng bạn quan tâm nhiều hơn đến lượng mã lực trong chuyển động quay của động cơ và động cơ, tức là khoảng thời gian thực hiện công việc quay:
- công suất quay = mô-men xoắn X dịch chuyển góc (radian) / thời gian (giây)
-
Trong vật lý, vận tốc góc được viết bằng radian trên giây, nhưng bất kỳ động cơ, động cơ máy bay hay tàu thủy nào bạn nhìn thấy luôn được đo bằng r.p.m (số vòng quay trên phút), vì vậy chúng ta phải thay đổi điều đó.
- Một vòng quay mỗi phút (vòng / phút) = 60 vòng / giây = 60 vòng / giây, nhưng một vòng quay mỗi giây = 2 X pi radian trên giây
- Vì vậy, công suất tính bằng Joules trên giây của một thiết bị quay, tạo ra mô-men xoắn, L và quay với tốc độ S vòng / phút, là
- Công suất = S / 60 X (2 pi) X L tính bằng J / s và như đã viết trước đây, để chuyển nó thành mã lực, bạn phải chia cho 746 hoặc
- Mã lực động cơ = (2 pi) /44,760 X L X S trong đó L là mô-men xoắn được đo bằng mét Newton (thường với phanh Prony) và S là tốc độ quay tính bằng r.p.m có thể được đo bằng máy đếm, đèn chớp, laser, v.v. Bằng cách này, đường cong hiệu suất của động cơ ô tô và xe máy có thể được mô tả dưới dạng biểu đồ mô-men xoắn so với r.p.m. và công suất (mã lực) so với tốc độ động cơ tính bằng r.p.m. và các kỹ thuật viên ô tô có thể thấy hiệu suất tối ưu của nó từ các biểu đồ này.
