القوة هي مقياس لمدى سرعة تنفيذ المهمة ، أو عدد المهام التي يتم تنفيذها في فترة زمنية معينة.
في الفيزياء ، يرتبط مفهوم الطاقة بكمية الطاقة التي يتم استهلاكها أو توفيرها لأداء هذه المهام والوقت الذي تم استخدامه.
إذا قامت آلتان بنفس الوظيفة وأدى أحدهما إلى القيام بذلك في نصف الوقت ، كلما كانت الأسرع هي الأقوى. إذا كان هناك جهازان يعملان بنفس المقدار من الوقت ، وتنتج إحداهما ضعف ذلك ، فإن الآلة التي تنتج أكبر قدر هي الأقوى.
القوة هي نتيجة التقسيم بين العمل والفاصل الزمني المستخدم لتنفيذ هذا العمل ، كونها كمية قياسية ، أي ليس من الضروري تحديد الاتجاه والاتجاه.
صيغة متوسط القوة
أين:
تي هو الشغل يقاس بـ J (جول) ؛، تقاس بالثواني.
نظرًا لأن مقدار العمل ، أي الطاقة ، المستخدمة أو المقدمة ، يمكن أن يختلف خلال فترة زمنية ، فإن الصيغة أعلاه تعطي متوسط الطاقة.
وحدة الطاقة
في النظام الدولي (SI) ، وحدة العمل هي الجول (J) والوقت هو الثاني (الثواني). هذا هو السبب في أن وحدة الطاقة هي J / s ، وهو مقياس مهم جدًا لدرجة أنه تم إعطاؤها اسمًا خاصًا ، واط (W) ، تكريماً لجيمس وات ، المخترع وعالم الرياضيات والمهندس. نظرًا لكونها مقدمة للثورة الصناعية ، فقد أتقن جيمس وات المحرك البخاري ، وحصل لاحقًا على براءة اختراع لمحركه الخاص ، بالإضافة إلى العديد من المساهمات الأخرى.
مفهوم آخر طوره جيمس وات هو HP (قوة الحصان) ، أو CV (القدرة الحصانية).
من الشائع أن نجد طرقًا أخرى لتمثيل الطاقة ، مثل الكيلوواط المتعدد (1000 واط) والميغاواط (10000 واط) ، اللذين يشيع استخدامهما في إمدادات الطاقة الكهربائية.
بالقدم-الجنيه-بالثواني ، يتم التعبير عن 1 وات على النحو التالي:
قوة ثابتة في الإزاحة
يتم التعبير عن الفاعلية من خلال:
تعمل القوة F على الجسم وتحريكه من النقطة أ إلى النقطة ب. يمكن حساب الشغل الذي تؤديه القوة F عند تحريك الجسم على النحو التالي:
أين:
F هي قوة ثابتة ، تُقاس بالنيوتن (N).
د هو الإزاحة ، مقاسة بالأمتار (م).
cos θ هو جيب تمام الزاوية θ. (تشكلت الزاوية بين اتجاهات القوة والحركة)
قوة القوة كدالة لمتوسط السرعة
حيث أن متوسط السرعة هو الإزاحة مقسومة على الوقت حسب العلاقة:
باستبدال معادلة العمل السابقة ، لدينا:
قوة لحظية
القوة هي نتيجة تقسيم العمل ومقدار الوقت المستغرق لأداء هذا العمل. إذا أخذنا فترة زمنية صغيرة جدًا ، تتجه نحو الصفر ، فلدينا القوة اللحظية.
أين،
يعني أن القسمة ستتم باستخدام أ 
قريبة جدا من الصفر.
أداء
كفاءة الآلة أو الجهاز هي النسبة بين الطاقة المستخدمة فعليًا والقوة التي تتلقاها. هذه القوة المفيدة هي الجزء القابل للاستخدام ، إنها القوة التي تم الحصول عليها مطروحًا منها تلك التي تبددت.
لا يمكن للجهاز أو الجهاز الذي يتلقى قدرًا من الطاقة تحويله بالكامل إلى عمل ، ويتم فقد جزء منه بسبب الاحتكاك ، في شكل حرارة وضوضاء وعمليات أخرى.
Potu = Potr - Potd. بوتو = بوتر - بوتد
أين:
بوتو هي القوة المفيدة ؛
مهرا هي القوة المستلمة
بوتد هي القوة المشتتة.
صيغة الدخل
أين،
هو الدخل
بوتو هي القوة المفيدة ؛
مهرا هي القوة المستلمة.
هناك طريقة أخرى للتعبير عن العائد وهي استبدال التعبير عن القوة المفيدة للعائد.
العائد دائمًا أقل من 100٪. لفهم سبب حدوث ذلك ، من الضروري أن نرى في الصيغة أن القوة المفيدة ، الموجودة في البسط ، هي دائمًا أقل من القوة المستلمة ، حيث يوجد دائمًا تبديد.
نظرًا لأنه قسمة بين كميات من نفس الوحدة ، فإن الناتج لا يحتوي على وحدة قياس ، حيث يتم إلغاؤها في القسمة. نقول إنها كمية بلا أبعاد ومن الشائع التعبير عنها كنسبة مئوية.
يمكن أن تمتد فكرة العائد إلى الآلات الكهربائية والحرارية والميكانيكية.
تعرف على المزيد حول الأداء مع دورة كارنو.
تمارين
السؤال رقم 1
السفينة التي ستنقل طلبية من السيارات ترسو لتحميلها. المركبات في حاويات ويبلغ وزن كل منها حوالي 4000 كجم. لنقلهم من المرفأ إلى سطح السفينة ، ترفعهم رافعة إلى ارتفاع 30 مترًا. تستغرق كل عملية رفع حاوية 5 دقائق.
احسب القدرة التي تستخدمها الرافعة لأداء هذه المهمة. ضع في اعتبارك أن عجلة الجاذبية الأرضية g تساوي 10 m / s².
القرار:
نظرًا لأن متوسط القوة هو العمل مقسومًا على الوقت ، والوقت يتم توفيره بالفعل بواسطة المشكلة ، فنحن بحاجة إلى تحديد العمل.
البيانات:
م = 4000 كجم
الارتفاع = 30 م
ر = 5 دقائق = 5 × 60 ث = 300 ثانية
ز = 10 م / ث².
سيعطى عمل الرافعة بقوة الوزن.
هكذا،
ستكون الطاقة المستخدمة 4 كيلو واط.
السؤال 2
على الطريق ، تتحرك السيارة بسرعة ثابتة تبلغ 40 م / ث. لتنفيذ هذه الحركة ، استخدم قوة أفقية ثابتة في نفس اتجاه السرعة. ينتج المحرك 80 كيلو واط. ما هي شدة القوة المؤثرة؟
القرار:
يمكننا تحديد القوة من خلال علاقتها بالقوة والسرعة.
البيانات:
فم = 40 م / ث
وعاء = 80 كيلو واط
تُعطى قوة القوة الثابتة بحاصل ضرب القوة بالسرعة وجيب الزاوية المتكونة بينهما. نظرًا لأن القوة والسرعة في هذه الحالة في نفس الاتجاه والاتجاه ، فإن الزاوية θ تساوي صفرًا وجيب التمام 1.
وعاء = F. Vm. كوس θ
وعاء = F.Vm. كوس 0
وعاء = F. Vm. 1
عزل F واستبدال القيم ،
ستكون شدة القوة المطبقة 20 كيلو نيوتن.
السؤال 3
(Fuvest-SP). ينقل السير الناقل 15 صندوقًا من المشروبات في الدقيقة من مستودع تحت الأرض إلى الطابق الأرضي. يبلغ طول جهاز المشي 12 مترًا وميله 30 درجة من الأفقي ويتحرك بسرعة ثابتة. يتم بالفعل وضع الصناديق المراد نقلها بسرعة الناقل. إذا كان وزن كل صندوق 200 نيوتن ، فإن المحرك الذي يقود هذه الآلية يجب أن يوفر قوة:
أ) 20 واط
ب) 40 واط
ج) 300 واط
د) 600 واط
ه) 1800 واط
القرار:
تُعطى القوة بالعلاقة بين العمل والوقت المستخدم ، بالثواني.
البيانات:
ر = 1 دقيقة = 60 ثانية
طول الحزام = 12 م
المنحدر = 30 درجة
P = 200 N لكل صندوق
مع 15 صندوقًا ، لدينا 200 N x 15 = 3000 N.
إذن P = 3000 N ، لذلك mg = 3000 N.
نظرًا لأن عمل قوة الجاذبية مُعطى بواسطة T = m.g.h ، فنحن بحاجة إلى تحديد الارتفاع.
عند الارتفاع h ، تشكل الحصيرة مثلث قائم الزاوية 30º بالنسبة إلى الأفقي. إذن ، لتحديد h ، سنستخدم جيب الزاوية 30º.
من علم المثلثات ، نعلم أن الجيب 30 درجة = 1/2.
سيتم تقديم العمل بواسطة:
لتحديد الفاعلية ، ما عليك سوى تقسيم العمل على الوقت.
الجواب إذن هو الحرف c.
أنت مهتم بـ:
الطاقة الكهربائية
العمل والطاقة
الصيغ الفيزيائية
