Ako vypočítať výkon v konských silách alebo wattoch, čo tieto pojmy znamenajú a prečo sú tieto pojmy dôležité.
Krok
Krok 1. Prezrite si základy
Slovo moc je definované ako časový interval pre prácu. Medzitým je práca starým pojmom na meranie účinnosti aplikovanej sily pri pohybe inertného predmetu alebo pri čelení prekážke alebo inej prekážke a pri prekonávaní vzdialenosti.
- Ide o to, že na to, aby sila mohla „pracovať“, musí prejsť vzdialenosť. Ak napríklad vrtuľa so silou 300 N pohybuje loďou vo vode 80 m, potom je vykonaná práca SILA x VZDIALENOSŤ = 300 x 80 = 24 000 „Nm/Joule“--- dá sa teda povedať, že vrtuľa vrtuľa vykonala 24 000 Joulov práce.
- Zvážte čas, ktorý bude potrebný na presun lode na túto vzdialenosť. Predpokladajme, že loď prejde túto vzdialenosť rýchlosťou 20 m za sekundu (m/s). Na prekonanie vzdialenosti 80 m trvá lodi 80/20 = 4 sekundy. Vrtuľa lode teda vykoná 24 000 Joulov práce za 4 sekundy, takže výkon sa aplikuje rýchlosťou 24 000/4 = 6 000 Joulov za sekundu (J/s).
-
Pochopte historické pozadie načasovania. V dobách, keď sa na pohon prvých vlakov a lodí používali benzínové motory a parná energia (prvá loď, ktorá používala vrtuľu, bola HMS Britain, ktorej prvá plavba sa uskutočnila v roku 1846 a používala jednu vrtuľu so 6 lopatkami, ktorá vyzerá ako veterný mlyn), kone robia veľmi namáhavú a rozmanitú prácu. Jedinečne ľudia merajú, koľko úsilia môže kôň vyvinúť, a vypočítajú čas. Po vyhľadaní priemeru niekoľkých pokusov rozhodli o 746 J/s ako štandardnej miere práce vykonanej zdravým koňom. Neskôr sa tento štandard stal známym ako „konská sila“. 746 Joulov za sekundu na jeden konský výkon (hp). To platí aj dnes.
746 X 60 = 44 760 Joulov za minútu, čo sa rovná: jednému hp
- Ďalšou univerzálnou jednotkou výkonu, ktorá je dnes vo všeobecnosti obmedzená na elektronické a elektrické zariadenia a je založená na metrickom systéme MKS (meter-kilogram-sekunda/s), je „watt“. Ak jeden Newton sily prejde vzdialenosť jeden meter, bol vykonaný jeden joule práce; ak trvá sila jednej joule tejto práce jednu sekundu, potom je spotreba energie jeden watt. Jeden watt je teda jeden joule za sekundu.
Krok 2. Zvážte v tejto chvíli potrebné odvetvie
Vo väčšine prípadov v priemysle pracujeme s rotačnými strojmi a nie so strojmi s priamym pohybom, ako keď kôň brázdi brány na 160 000 m² pôdy. Mali by sme byť schopní určiť výstupný výkon vecí, ako sú elektromotory, parné stroje, turbíny, dieselové motory atď., A tak sa zoznámime s predmetom krútiaceho momentu.
- Krútiaci moment je meranie tendencie meniť smer alebo niečo otáčať alebo poskytovať rotačný pohyb objektu na niektorých osiach. Ak stlačíte rukoväť päťmetrovej páky silou 20 newtonov, pôsobíte krútiacim momentom 5 x 20 = newtonmetrov.
- Teraz je tu ťažkosť a môže viesť k zmätku. Ak chcete vypočítať lineárnu prácu na priamke, vynásobte silu posunom. Opäť znásobujete silu v rovnakých jednotkách ako výtlak, ale v tomto prípade je výtlakom „rameno páky“a aj keď vytvárate krútiaci moment, pokiaľ sa niečo netočí, nedochádza k pohybu, a teda ani k práci.
- Práca a krútiaci moment, aj keď sa zdá, že sú merané v tej istej jednotke, sú v skutočnosti veľmi odlišné. Kým sa krútiaci moment nevytvorí skutočné otáčanie, nevykonáva sa žiadna práca, a preto sa nevyužíva žiadna energia.
- Práca sa meria v Jouloch (J), zatiaľ čo krútiaci moment sa meria v Newton.metroch (Nm), aby sa tieto dva rozlíšili.
Krok 3. Zmerajte prácu, ak dôjde k pohybu alebo rotačnému „posunutiu“
Predpokladajme, že páka je pevne zaistená v strede otáčania, ktoré končí osou, a vaša ruka, vyvíjajúc silu 20 N ako predtým, prejde vzdialenosť dva metre po kruhu predstavovanom päťmetrovou pákou, potom sa pracuje, ako v v prípade priamky vyššie, rovnajúcej sa silovému posunu alebo 20 X 2 = 40 Newton metrov. Predpokladajme, že súčasne znásobujete a delíte toto číslo 5 metrovou pákou alebo „pákovým ramenom“. Výsledok to samozrejme nezmení, takže môžete napísať:
- Práca = 5 X 20 X 2/5 a výsledok je 40 Joulov ako predtým, je však 5 X 20 nad tým? Práve ste videli, že je to krútiaci moment.
- Čo je "2/5"? Lineárny zdvih 2 metre delený ramenom páky vám napovie, ako ďaleko ste otočili nápravou v uhlových jednotkách nazývaných radiány. Radián, všeobecne používaný vo fyzike a strojárstve, je definovaný ako uhol medzi dvoma polomermi kruhu tak, že body na obvode kruhu, kde sa oba polomery pretínajú, sú oddelené dĺžkou polomerov kruhu. Tento výpočet je veľmi blízky 57 stupňom alebo je tiež uhlom vytvoreným v strede kruhu oblúkom, ktorý sa rovná polomeru kruhu na obvode kruhu.
-
Môžete teda povedať, že práca vykonaná krútiacim momentom, ktorý vytvára radiány rotačného posunu (theta), sa rovná krútiacemu momentu (L)
- krát rotačný posun resp
- práca = L X theta v jouloch
Krok 4. Všimnite si, že vás oveľa viac zaujíma množstvo konskej sily pri otáčaní motora a motora, t.j. časový interval pre rotačné práce:
- rotačný výkon = krútiaci moment X uhlový posun (radiány)/čas (sekundy)
-
Vo fyzike je uhlová rýchlosť zapísaná v radiánoch za sekundu, ale akýkoľvek motor alebo lietadlo alebo lodný motor, ktorý vidíte, sa vždy meria v otáčkach za minútu (otáčky za minútu), takže to musíme zmeniť.
- Jedna otáčka za minútu (ot/min) = 60 otáčok za sekundu = 60 otáčok za sekundu, ale jedna otáčka za sekundu = 2 X pi radiánov za sekundu
- Takže výkon v Jouloch za sekundu rotačného zariadenia, ktoré vytvára krútiaci moment L a otáča sa rýchlosťou S ot / min, je
- Výkon = S/60 X (2 pi) X L v J/s a ako už bolo napísané, na jeho prevod na konskú silu musíte rozdeliť 746 alebo
- Výkon motora = (2 pi)/44,760 X L X S kde L je krútiaci moment meraný v Newtonmetroch (zvyčajne s brzdou Prony) a S je rýchlosť otáčania v otáčkach za minútu, ktorú je možné merať počítadlom, stroboskopom, laserom atď. Týmto spôsobom je možné znázorniť výkonové krivky automobilových a motocyklových motorov vo forme grafu krútiaceho momentu oproti otáčkam za minútu. a výkon (hp) oproti otáčkam motora v ot / min a automobiloví technici vidia jeho optimálny výkon z týchto tabuliek.
