Съдържание
"Силата" е един от многото термини, използвани свободно в ежедневния дискурс, който има много специфично значение във физиката. Други включват сила, маса, енергия, ток - списъкът е почти безкраен.
В езика на физиката, мощността е просто енергия за единица време или алтернативно работата за единица време, тъй като работата и енергията се изразяват в едни и същи единици - обикновено джаули (J), което е SI, или стандартна международна единица, но също така ergs или, при изчисления, когато топлината се разглежда, или калории, или BTU. Енергията от своя страна е продукт на сила и разстояние. Силата, SI единицата, за която е нютон, е продукт на маса и ускорение.
Всичко това обаче е просто фон. Понякога ще трябва да изразявате мощността по отношение на топлината, като свързвате тези различни единици през времето, използвайки или умножение, или деление. Ват към BTU е пример за такова преобразуване.
Основни производни
Силата, както бе отбелязано, е продукт на маса и ускорение:
F = ma
Тук в схемата SI силата има единици нютони, масата се изразява в килограми, а ускорението се измерва в метри на секунда в квадрат или m / s2.
Когато сила действа върху даден обект и го кара да се движи, произведението на приложената сила и разстоянието, което обектът се движи, е енергията, необходима за свършване на работата. SI единицата, джаулът, може да бъде изразена, за да опрости някои изчисления като нютонметър.
И накрая, продукцията на енергия за единица време дава мощност. Отново придържайки се към единици SI, джоулите, разделени на секунди, намаляват до друга SI единица, вата. По този начин 1 ват (W) е един джал енергия, изразходвана в течение на една секунда (1 J / s).
Енергия и сила в ежедневния свят
Когато срещнете препратка към конските сили на, да речем, автомобил, виждате официална декларация за мощността на този двигател на машините. 1 конски сили (к.с.) се равнява на 745,7 вата. Тъй като конските сили на моторните превозни средства обикновено са в стотиците, можете да видите, че за всекидневни цели ват и съответно джоул не е съответно много голямо количество мощност или енергия.
Като пример, 1 джаул е приблизително количеството енергия, необходимо за издигане на 100-грамов (0,1-килограмов) обект, като ябълка, с 1 метър нагоре срещу силата на гравитация, действаща в обратна посока на извършената работа.
Изход на BTU
BTU, кратко за Британската топлинна единица, се определя като количество топлина (енергия), необходима за повишаване на температурата на 1 килограм вода с 1 градус по Фаренхайт. Това въвежда усложнение в повечето физически проблеми, където масата се измерва в килограми (или различни сили от десет килограма), а градусите се измерват в Целзий, наричан още центиграда. 1 BTU работи до 1055.056 джаула или еквивалентно 1 BTU = 1055.056 вата секунди.
Топлинна мощност
Понякога е полезно да се изчисли разхода на топлина от консумацията на енергия в дома или офиса. Комуналните компании измерват количеството енергия, което съоръжението използва често на месец, в киловатчаси или кВтч. Спомняйки си, че силата е енергия за единица време, следва, че енергията е сила, умножена по време. Доставчиците на комунални услуги използват киловат часове часове, а не единицата SI вата пъти секунди или джоули, за да направят числата по-удобни за използване.
Най-фундаменталното преобразуване между измерване, включващо ватове, по-специално kWh, и BTU е:
1 kWh = 3,412 BTU
Тъй като единиците ватове и BTU са различни, трябва да решите времевата рамка, за да се свържат тези количества. За повече примери вижте свързаната страница RapidTables (под ресурси).