Cum se calculează puterea de ieșire

Cum se calculează puterea în HP sau Watts, semnificația termenilor și importanța acestora.

pași

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 1

Examinați fundamentele. Ceea ce definește cuvântul "putere" este timpul în care lucrează. Lucrarea, la rândul său, este termenul istoric pentru măsurarea eficienței unei forțe aplicate prin mutarea unui obiect inert sau depășirea unui obstacol sau rezistență și acționarea la distanță.

Lucrul important aici este că, pentru a face un "loc de muncă", o forță trebuie să acționeze de la o anumită distanță. Ca un exemplu, în cazul în care impulsul unei elice aproximativ 150 kg o barcă se mișcă prin apă cu o distanță de 24m, atunci lucrarea este DISTANȚĂ = forța x 150 x 24 = 3600 „kg m“. Astfel, am putea spune că elicea a realizat o lucrare de 3600 kg.m.
Luați în considerare timpul necesar pentru a muta barca la acea distanță. Să presupunem că nava sa deplasat la acea distanță la o viteză de 6 m pe secundă (m / s). Pentru a acoperi o distanță de 24m, ar dura 24/6 = 4 secunde. De aceea, elicea bărcii are un kg.m de lucru 3600 în 4 secunde, atunci puterea a fost exercitată la o viteză de 3600/4 = 900 kg m pe secundă (kg m / sec).
Înțelegeți contextul istoric al măsurii timpului. Înainte de motoare pe benzină și puterea de a vaporilor au fost utilizate pentru a muta primele trenuri și nave (prima nava care elicea a fost HMS Marea Britanie, a cărui călătoria inaugurală a avut loc în 1846 și a folosit o singură elice șase padele laminate care semăna cu o moară de vânt), caii au efectuat o cantitate imensă și o varietate de sarcini. Bineînțeles, oamenii au măsurat și sincronizat cantitatea de muncă pe care un cal o poate face. După o serie de încercări au stabilit valoarea de 76 kg.m / s ca rata standard pentru efectuarea unui loc de muncă pentru o echitatie într-o stare rezonabilă. Această valoare a fost atunci cunoscută drept "putere". 76 kg.m pe secundă a devenit 1 cai putere (hp). Și asta este valabil și astăzi.
O altă unitate de putere universală, de obicei limitată la echipamente electro-electronice și bazată pe sistemul metric MKS (metru-kilogram-al doilea), este "Watt". Dacă 1 Newton de forță operează la o distanță de 1m, atunci 1 Joule de lucru a fost făcut - dacă a durat o secundă pentru a efectua acel Joule de lucru, atunci energia consumată a fost de 1 Watt. Prin urmare, 1 watt este de 1 Joule pe secundă.

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 2

Luați în considerare nevoile industriei de azi. În marea majoritate a cazurilor din industrie, avem de-a face cu mașini care efectuează mișcări rotative, mai degrabă decât mecanisme lineare precum caii care au lucrat cu plugul de-a lungul pământului. Așa că trebuie să ne putem imagina puterea de ieșire a unor lucruri precum motoare electrice, motoare cu aburi, turbine, motorină etc. Și așa ajungem la obiectul cuplului.

Cuplul este măsura tendinței de a roti sau de a răsuci ceva sau, mai degrabă, de a transmite o mișcare de rotație în raport cu o anumită axă. Dacă reduceți o pârghie de 0,15 m cu o forță de 10 kg, atunci aplicați o perioadă de timp de 0,15 x 10 = 1,5 kg-m.
Acum, aici este problema care poate provoca confuzii considerabile. Pentru a calcula o lucrare liniară într-o linie dreaptă, ați înmulțit forța cu distanța parcursă. Aici, din nou, vă înmulțiți forța în aceleași unități pentru o distanță, dar în acest caz, distanța este „brațul de pârghie“ și totuși creați un cuplu, cu excepția cazului devine ceva, nu a existat nici o mișcare, și, prin urmare, nu a existat nici o lucrare.
Munca și cuplul, deși par a fi măsurate în aceleași unități, sunt, de fapt, destul de diferite. Până când cuplul produce o rotație adevărată, nu se va face nici o lucrare și, prin urmare, nu va fi consumată nici o energie.
Lucrarea este măsurată în m-kg, în timp ce cuplul este măsurat în kg-m, pentru a le menține distinct.

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 3

Calculați lucrarea atunci când există o mișcare de rotație sau de schimbare. Să presupunem că pârghia este ferm fixat pe un ax, la sfârșitul punctul său de sprijin și mâna prin aplicarea unei forțe de 10 kg ca înainte, se deplasează la o distanță de 0,6 m de-a lungul cercului descris de maneta 1 , 5 m. Apoi, lucrarea este, ca și în cazul liniei drepte, egală cu forța înmulțită cu distanța parcursă sau 10 x 6 = 0,6 kg m. Să presupunem că înmulți și împărți în timp ce acest număr de 1,5 m maneta lungă sau „braț de pârghie“. Evident, acest lucru nu va schimba rezultatul, permițându-vă să scrieți:

De lucru = 1,5 X 10 X 0,6 / 1,5 și obțineți încă 6 m-kg, dar ceea ce este 1,5 X 10? Tocmai am văzut că era un cuplu.
Ce este 0,6 / 1,5? Deplasarea liniară de 0,6 m, împărțit la brațul pârghiei indică cât arborele este rotit, exprimă distanța unghiulară în unități cunoscute sub numele de radiani. Un radian, universal folosit în fizică și inginerie, este definit ca unghiul dintre raza unui cerc, astfel încât circumferința cercului spoturilor unde cele două grinzi se intersectează, sunt separate de lungimea razei cercului. Acesta este aproximativ egal cu 57 de grade, sau în mod alternativ, este unghiul format în centrul unui cerc cu un arc de circumferință egală cu raza cercului.
Prin urmare, se poate spune că lucrarea efectuată de un cuplu care produce o deplasare rotativă a radianelor (theta) este egală cu cuplul (L)
- înmulțită cu deplasarea prin rotație sau
- locul de muncă = L X theta în m-kg

Imaginea intitulată Calculați puterea de ieșire Pasul 4

Rețineți că sunteți mult mai interesat de puterea de rotație a motoarelor și a mașinilor, adică de viteza de rotație în muncă. Prin urmare, se poate afirma că:

putere rotativă = cuplu X deplasare unghiulară (radiani) / timp (secunde)
În fizică, viteza unghiulară este exprimată în radiani pe secundă, dar orice motor de avion sau navă va fi întotdeauna evaluat în rpm, deci trebuie să îl convertim.
- 1 revoluție pe minut (rpm) = 60 t / sec = 610 rpm plus 1 revoluție pe secundă = 2 X pi radiani pe secundă.
- Prin urmare, puterea în m-kg pe secundă a unui dispozitiv rotativ care produce un cuplu L și care rulează în rpm va fi:
- Puterea = S / 60 X (2 pi) X L în m-kg / secundă și, așa cum am văzut mai devreme, pentru a obține acest rezultat în cai putere este necesar să se împartă cu 76, sau
Cai putere = motor (2 pi) / 4566 kg.m XLXS, unde L este măsurată în m-cuplu kg (de obicei, cu ajutorul unui Brake Prony) și S este viteza de rotație în rpm., Care poate fi măsurată prin metri, stroboscopice, lasere etc. Astfel, curbele de performanță pentru autoturisme și biciclete de motor pot fi reprezentate ca cuplu față de rpm. și puterea (hp) față de turația motorului în rpm. Din aceste diagrame, inginerii de automobile pot determina unde este performanța optimă.