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Come calcolare potenza o watt, cosa caratterizzano e perché sono importanti.

Passi

1. 1 Le basi. La parola "potere" è definita come lavoro svolto in un tempo specificato. Il lavoro, a sua volta, è un termine storico che caratterizza l'efficacia di una forza applicata (per muovere il corpo o per superare altri ostacoli o resistenze) su una certa distanza.
   • L'importante qui è che per "lavorare" la forza deve agire a una certa distanza. Ad esempio, se l'elica muove la barca nell'acqua con una forza di 300 N a una distanza di 80 m, allora il lavoro è uguale alla forza x distanza = 300 X 80 = 24000 J (N * m), che cioè, possiamo dire che l'elica ha svolto 24000 J di lavoro.
   • Considera il tempo impiegato per spostare la barca di una certa distanza. Supponiamo che la nave si muova a una velocità di 20 m/s. Ci vorrebbero 80/20 = 4 secondi per percorrere 80 metri. Quindi, l'elica della barca ha svolto 24000 J di lavoro in 4 secondi, quindi la potenza è: 24000/4 = 6000 W (J/s).
   • Riferimento storico. Prima dei motori a combustione interna e dell'energia a vapore, che spinsero i primissimi treni e navi (la prima elica fu installata sull'HMS Britain, che prese il mare per la prima volta nel 1846; aveva un'elica a sei pale che sembrava un mulino a vento), un enorme varietà di compiti sono stati eseguiti da cavalli. Pertanto, le persone hanno calcolato la quantità di lavoro che un cavallo può svolgere in un dato momento. Dopo aver calcolato la media dei valori di una serie di prove, si sono stabiliti a 550 lb-ft al secondo come valore standard per il lavoro svolto da un cavallo sano. Quindi questo valore divenne noto come "potenza".
     • In Russia, la potenza si riferisce alla potenza metrica, che è di circa 735,5 watt.
   • Un'altra unità di potenza comunemente usata è "Watt" (Sistema internazionale di unità SI). Se una forza di un Newton sposta il corpo di una distanza di un metro, il lavoro è pari a un Joule e se questo lavoro richiede un secondo, la potenza è pari a un Watt. Pertanto, un watt equivale a un joule al secondo.
2. 2 Considera le esigenze del settore di oggi. Nella stragrande maggioranza dei casi nell'industria si tratta di meccanismi rotanti e non di moto rettilineo. Quindi bisogna saper calcolare la potenza di motori elettrici, motori a vapore, turbine, diesel, ecc., e quindi bisogna considerare la coppia, o più correttamente il momento della forza.
   • Il momento di forza caratterizza la forza che tende a girare o torcere qualcosa, cioè a impartire un movimento rotatorio al corpo attorno a un certo asse. Se ruoti una maniglia di 50 cm (0,5 m) con una forza di 200 N, il momento della forza è 0,5 x 200 = 100 N * m.
   • Non confonderti. Per calcolare il lavoro svolto in movimento rettilineo, si moltiplica la forza per il movimento. E qui stai moltiplicando la forza per lo spostamento, ma in questo caso lo spostamento è uguale alla "leva", cioè la distanza dall'asse al punto di applicazione della forza.
   • Lavoro e momento di potere sono concetti diversi. Finché il momento di forza non ruota, non viene svolto alcun lavoro e non viene consumata energia.
3. 3 Misurare il lavoro in movimento rotatorio. Supponiamo che un braccio lungo 50 cm sia fissato rigidamente all'asse di rotazione, gli applichi una forza di 200 N, mentre il braccio ruota di 20 cm attorno alla circonferenza. Il lavoro in questo caso è uguale al prodotto della forza per lo spostamento, ovvero 0,2 x 200 = 40 N * m. Supponiamo di moltiplicare e dividere contemporaneamente questa cifra per 0,5 m, la lunghezza del braccio. Ovviamente questo non cambierà il risultato, quindi puoi scrivere:
   • Lavoro = 0,5 • 200 X 0,2 / 0,5 e ancora una volta ottieni la risposta: 40 N * m. Ma cosa significa il prodotto 0.5*200? Questo è il momento del potere.
   • Quanto fa 0,2/0,5? 20 cm di corsa circonferenziale divisi per la lunghezza del braccio (essenzialmente il raggio del cerchio) ti danno la quantità di rotazione in radianti.Un radiante è definito come l'angolo tra due raggi di un cerchio in una situazione in cui la lunghezza dell'arco tra i due raggi è uguale al raggio del cerchio. 1 rad = 57 gradi (circa).
   • Pertanto, il lavoro svolto dal momento della forza durante lo spostamento rotazionale (theta, in radianti) è uguale al prodotto della coppia (M) per la quantità di spostamento rotatorio (in radianti):
     • Lavoro = M * theta (in radianti)
4. 4 Si prega di notare che la potenza viene calcolata su un certo tempo, quindi:
   • Potenza = momento della forza * (angolo / tempo)
   • angolo/tempo è la velocità angolare (in rad/s)
   • In fisica la velocità angolare si misura in radianti al secondo, ma questo valore per il motore di un aereo o di una nave è sempre espresso in giri al minuto e quindi dovremo convertire questi valori.
     • Un giro al minuto (rpm) = 60 giri al secondo (rps) e un giro al secondo = 2 * PI radianti al secondo
     • Se M è il momento della forza (coppia), n è il numero di giri al minuto, allora la potenza in watt è uguale a:
     • Potenza = M * (2 * PI / 60) * n
   • Per ottenere questo valore in cavalli è necessario dividerlo per 735,5.