เนื้อหา

• ขั้นตอน

วิธีการคำนวณแรงม้าหรือวัตต์ ลักษณะเด่น และเหตุใดจึงสำคัญ

ขั้นตอน

1. 1 พื้นฐาน. คำว่า "อำนาจ" หมายถึงงานที่ทำในเวลาที่กำหนด ในทางกลับกัน งานเป็นคำศัพท์ทางประวัติศาสตร์ที่แสดงถึงประสิทธิภาพของแรงที่ใช้ (เพื่อเคลื่อนร่างกายหรือเพื่อเอาชนะอุปสรรคหรือการต่อต้านอื่น ๆ ) ในระยะทางที่กำหนด
   • สิ่งสำคัญที่นี่คือสำหรับ "งาน" แรงต้องกระทำในระยะห่างที่กำหนด ตัวอย่างเช่น หากใบพัดเคลื่อนเรือผ่านน้ำด้วยแรง 300 N ที่ระยะ 80 ม. งานจะเท่ากับแรง x ระยะทาง = 300 X 80 = 24000 J (N * m) นั่น คือเราสามารถพูดได้ว่าใบพัดทำงาน 24000 J
   • พิจารณาเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนเรือเป็นระยะทางหนึ่ง สมมติว่าเรือกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 m / s จะใช้เวลา 80/20 = 4 วินาทีในการเดินทาง 80 เมตร ดังนั้นใบพัดของเรือจึงทำงาน 24000 J ในเวลา 4 วินาที ดังนั้นกำลังคือ: 24000/4 = 6000 W (J / s)
   • การอ้างอิงทางประวัติศาสตร์ ก่อนเครื่องยนต์สันดาปภายในและพลังไอน้ำซึ่งขับเคลื่อนรถไฟและเรือลำแรก (ใบพัดตัวแรกถูกติดตั้งบนร.ล.บริเตนซึ่งออกทะเลครั้งแรกในปี พ.ศ. 2389 มีใบพัดหกใบที่ดูเหมือนกังหันลม) งานที่หลากหลายถูกดำเนินการโดยม้า ดังนั้นผู้คนจึงคำนวณปริมาณงานที่ม้าตัวหนึ่งสามารถทำได้ในเวลาที่กำหนด หลังจากหาค่าเฉลี่ยจากการทดลองหลายครั้ง พวกเขาตัดสินที่ 550 lb-ft ต่อวินาที ซึ่งเป็นค่ามาตรฐานสำหรับงานที่ทำโดยม้าที่แข็งแรง จากนั้นค่านี้จึงกลายเป็นที่รู้จักในนาม "แรงม้า"
     • ในรัสเซีย แรงม้าหมายถึงแรงม้าแบบเมตริก ซึ่งมีค่าประมาณ 735.5 วัตต์
   • หน่วยกำลังไฟฟ้าที่ใช้กันทั่วไปอีกหน่วยหนึ่งคือ "วัตต์" (ระบบหน่วยสากลของ SI) หากแรงหนึ่งนิวตันเคลื่อนวัตถุเป็นระยะทางหนึ่งเมตร งานนั้นมีค่าเท่ากับหนึ่งจูล และหากงานนี้ใช้เวลาหนึ่งวินาที กำลังนั้นจะเท่ากับหนึ่งวัตต์ ดังนั้น วัตต์จึงเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที
2. 2 พิจารณาความต้องการของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน ในกรณีส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรม เรากำลังเผชิญกับกลไกการหมุน ไม่ใช่การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ดังนั้น เราจำเป็นต้องรู้วิธีคำนวณกำลังของมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องยนต์ไอน้ำ เทอร์ไบน์ ดีเซล ฯลฯ ดังนั้นเราจึงต้องพิจารณาแรงบิดหรือโมเมนต์ของแรงให้ถูกต้องมากขึ้น
   • โมเมนต์ของแรงเป็นตัวกำหนดลักษณะของแรงที่พุ่งไปหมุนหรือบิดบางสิ่ง นั่นคือ ให้การเคลื่อนที่แบบหมุนไปยังร่างกายเกี่ยวกับแกนที่แน่นอน หากคุณบิดที่จับ 50 ซม. (0.5 ม.) ด้วยแรง 200 N โมเมนต์ของแรงคือ 0.5 x 200 = 100 N * m
   • อย่าสับสน ในการคำนวณงานที่ทำในการเคลื่อนที่แบบเส้นตรง คุณจะต้องคูณแรงด้วยการเคลื่อนที่ และที่นี่คุณกำลังคูณแรงด้วยการกระจัด แต่ในกรณีนี้การกระจัดจะเท่ากับ "คันโยก" นั่นคือระยะห่างจากแกนถึงจุดที่ใช้แรง
   • งานและโมเมนต์ของอำนาจเป็นแนวคิดที่แตกต่างกัน ตราบใดที่โมเมนต์ของแรงไม่หมุน จะไม่มีการทำงานใดๆ และไม่มีการใช้พลังงาน
3. 3 วัดงานในการเคลื่อนที่แบบหมุน สมมติว่าแขนยาว 50 ซม. ยึดติดกับแกนหมุนอย่างแน่นหนา คุณใช้แรง 200 นิวตันกับแกนนั้น ขณะที่แขนหมุนรอบ 20 ซม. รอบเส้นรอบวง งานในกรณีนี้เท่ากับผลคูณของแรงและการกระจัด นั่นคือ 0.2 x 200 = 40 N * m สมมติว่าคุณกำลังคูณและหารตัวเลขนี้ด้วย 0.5 ม. - ความยาวของแขนพร้อมกัน แน่นอนว่าสิ่งนี้จะไม่เปลี่ยนผลลัพธ์ ดังนั้นคุณสามารถเขียน:
   • งาน = 0.5 • 200 X 0.2 / 0.5 และรับคำตอบอีกครั้ง: 40 N * m. แต่ผลิตภัณฑ์ 0.5 * 200 หมายถึงอะไร? นี่คือช่วงเวลาแห่งอำนาจ
   • 0.2 / 0.5 คืออะไร? เส้นรอบวง 20 ซม. หารด้วยความยาวของแขน (โดยพื้นฐานแล้วคือรัศมีของวงกลม) ให้ปริมาณการหมุนเป็นเรเดียนเรเดียนถูกกำหนดให้เป็นมุมระหว่างรัศมีสองรัศมีของวงกลมในสถานการณ์ที่ความยาวของส่วนโค้งระหว่างรัศมีทั้งสองเท่ากับรัศมีของวงกลม 1 rad = 57 องศา (โดยประมาณ)
   • ดังนั้น งานที่ทำโดยโมเมนต์ของแรงในระหว่างการกระจัดแบบหมุน (ทีต้าในหน่วยเรเดียน) จะเท่ากับผลคูณของแรงบิด (M) ด้วยปริมาณการกระจัดแบบหมุน (เป็นเรเดียน):
     • งาน = M * theta (เป็นเรเดียน)
4. 4 โปรดทราบว่ากำลังคำนวณในช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้น:
   • กำลัง = โมเมนต์ของแรง * (มุม / เวลา)
   • มุม / เวลาคือความเร็วเชิงมุม (เป็น rad / s)
   • ในทางฟิสิกส์ ความเร็วเชิงมุมวัดเป็นเรเดียนต่อวินาที แต่ค่านี้สำหรับเครื่องบินหรือเครื่องยนต์ของเรือมักกำหนดเป็นรอบต่อนาที ดังนั้นเราจะต้องแปลงค่าเหล่านี้
     • หนึ่งรอบต่อนาที (rpm) = 60 รอบต่อวินาที (rps) และหนึ่งรอบต่อวินาที = 2 * PI เรเดียนต่อวินาที
     • ถ้า M คือโมเมนต์ของแรง (แรงบิด) n คือจำนวนรอบต่อนาที กำลังในหน่วยวัตต์จะเท่ากับ:
     • กำลัง = M * (2 * PI / 60) * n
   • เพื่อให้ได้ค่านี้เป็นแรงม้า คุณต้องหารด้วย 735.5