Daya adalah besaran fisis skalar yang diukur dalam watt (W). Hal ini dapat didefinisikan sebagai tingkat penyelesaian pekerjaan setiap detik atau sebagai konsumsi daya per detik. Watt, satuan daya Sistem Internasional (SI), sama dengan 1 joule per detik.
Lihat juga:Apa itu kerja mekanik?
Ringkasan daya dan hasil
kekuatan adalah menilaidivariasi jumlah energi yang diberikan atau dilepaskan oleh suatu sistem selama periode waktu tertentu.
Satuan daya dalam sistem satuan internasional (SI) adalah watt: 1 watt sama dengan 1 joule per detik.
Jika satu mesin mampu melakukan pekerjaan yang sama seperti yang lain dalam waktu yang lebih singkat, kekuatannya dianggap lebih besar dari mesin lainnya.
Efisiensi suatu sistem diberikan oleh rasio antara daya yang berguna dan daya total.
Daya yang tidak berguna bagi sistem disebut potensiyg merisau.
Apa yang dimaksud dengan kekuatan dalam fisika?
kekuasaan adalah besaran fisis yang digunakan untuk menghitung jumlah energi diberikan atau dikonsumsi per unit waktu. Dengan kata lain, itu adalah tingkat
variasi energi sebagai fungsi waktu. Daya berguna untuk mengukur seberapa cepat suatu bentuk energi diubah dengan melakukan a performing kerja.| Kami mengatakan bahwa sebuah mesin lebih kuat daripada mesin lain ketika ia mampu melakukan hal yang sama tugas dalam waktu yang lebih singkat atau bahkan melakukan lebih banyak tugas dalam interval waktu yang sama waktu. |
definisi dari potensirata-rata diberikan oleh pekerjaan yang dilakukan sebagai fungsi variasi waktu:
Subjudul:
P – daya rata-rata (W)
τ - kerja (J)
untuk – interval waktu
Satuan pengukuran daya yang diadopsi oleh SI adalah watt (W), satuan ekuivalen dengan Jouleperkedua (J/s). Kesatuan watt diadopsi dari tahun 1882 sebagai bentuk penghormatan terhadap karya-karya yang dikembangkan oleh JamesWatt, yang sangat relevan dengan perkembangan mesin uap.
Dalam fisika, usaha adalah ukuran transformasi bentuk energi dalam bentuk energi lain melalui aplikasidisatukekuatan. Dengan demikian, definisi kekuasaan mungkin terkait dengan apa saja bentuk energi, seperti: energi mekanika, energi potensilistrik dan energi panas.
Perhitungan daya
Kita dapat menentukan daya yang direalisasikan dengan menerapkan gaya F yang menggantikan benda massa saya di kejauhan d. Menonton:
Dalam situasi yang dijelaskan di atas, kita dapat menghitung kekuatan gerakan dengan mendefinisikan kekuatan rata-rata:
Untuk itu, kita perlu mengingat bahwa kerjaulung dengan gaya F dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Subtitel:
F - gaya yang diterapkan (N)
d – jarak yang ditempuh (m)
θ – sudut yang terbentuk antara F dan d (º)
Menggabungkan dua persamaan sebelumnya menjadi satu, kita akan memiliki persamaan berikut untuk menghitung daya yang terkait dengan bentuk energiapa saja:
Untuk kasus di mana gaya yang diterapkan sejajar dengan jarak yang ditempuh oleh tubuh, kosinus sudut θ akan memiliki nilai maksimumnya (cos 0º = 1). Oleh karena itu, daya rata-rata dapat dihitung dari hubungan berikut:
Subtitel:
v - kecepatan tubuh (m/s)
Menurut perhitungan yang ditunjukkan di atas, adalah mungkin untuk menghitung daya yang dengannya energi yang ada dalam suatu benda diubah. Ini dimungkinkan jika kita mengetahui modulus gaya yang dihasilkan, yang harus dikalikan dengan kecepatanrata-rata ditempuh oleh tubuh melalui perjalanan jarak jauh d. Namun, perlu diingat bahwa definisi yang disajikan di atas hanya berlaku untuk nilai konstan F.
Lihat juga: Latihan tentang kekuatan dan kinerja mekanik
→ Kekuatan instan
kekuasaaninstan adalah ukuran jumlah pekerjaan yang dilakukan dalam suatu proses selama rentang waktu yang sangat kecil (tak terhingga). Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa daya sesaat adalah laju perubahan kuantitas kerja selama selang waktu yang cenderung nol.
Subtitel:
Pdorongan – daya sesaat (W)
Δτ – usaha sangat kecil (J)
t – interval waktu yang sangat kecil
Daya sesaat digunakan untuk menghitung laju kerja yang dilakukan setiap saat, bukan selama proses yang lama. Oleh karena itu, semakin pendek interval waktu t, semakin akurat pengukuran potensiseketika.
tenaga mekanik
kekuasaanmekanika didefinisikan sebagai laju perubahan bentuk energi yang berhubungan dengan negaradigerakan dari sebuah tubuh. Kita dapat menghitung kekuatan mekanik dari benda yang bergerak melalui variasi energi kinetik Anda dan milikmu energi potensial (gravitasi atau elastis, misalnya). Namun, daya yang terkait dengan transformasi energi mekanik hanya berlaku untuk sistemdisipatif (yang memiliki gesekan), sejak, di ketiadaandigesekan dan lain-lain kekuatandisipatif, Itu energi mekanik benda tetap konstan.
Berdasarkan Teorema Usaha-Energi, adalah mungkin untuk menghitung jumlah kerja yang diterapkan pada suatu benda dengan variasi memberi energikinetika diperoleh olehnya.
tubuh massa saya diilustrasikan pada gambar di bawah ini dipercepat oleh aksi gaya F, memiliki kecepatan bervariasi dari v0 sampai vF:
Subjudul:
v0 – kecepatan awal (m/s)
vF – kecepatan akhir (m/s)
Berdasarkan Teorema Usaha-Energi, usaha yang dilakukan pada benda diberikan oleh:
Subtitel:
K – variasi energi kinetik (J)
KF –energi kinetik akhir (J)
Ksaya -energi kinetik awal (J)
saya - massa tubuh (kg)
Dengan demikian, potensimekanika terkait dengan gerakan ini dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:
Tenaga listrik
ITU potensilistrik ini adalah ukuran penting yang harus dianalisis saat membeli peralatan rumah tangga. Daya listrik perangkat apa pun mengukur jumlah energi listrik yang mampu diubah perangkat menjadi bentuk energi lain setiap detik. Misalnya, blender 600 W mampu mengubah 600J listrik setiap detik dalam energikinetika, penyiaran panas,getaran dan ombaknyaring untuk sekop Anda.
Seperti yang kita ketahui, secara umum, daya dapat dihitung melalui rasio antara pekerjaan yang dilakukan dan selang waktu yang berlalu selama kinerjanya. Oleh karena itu, di sini kita akan menggunakan definisi dari pekerjaan yang dilakukan dengan paksalistrik:
Subtitel:
τEmpedu– kerja daya listrik (J)
apa – modul beban listrik (C)
U – beda potensial (V)
P – daya listrik (W)
kamuB dan kamuTHE -tegangan listrik di titik A dan B (V)
t – interval waktu gerakan beban
saya – modul arus listrik (A)
Daya listrik bekerja sebagai berikut: ketika kita mencolokkan alat ke stopkontak, a perbedaandipotensi (U) antara terminal Anda. Ketika beda potensial (kamu) diterapkan di atas bahan konduktif, a jumlahdikerja(τEmpedu)dilakukan pada bebanlistrik (q) di sirkuit perangkat, menyebabkan beban ini bergerak, yaitu menetapkannya energikinetika. ITU gerakandaribeban dalam arah yang disukai disebut rantailistrik (i). ITU potensilistrik (P), pada gilirannya, adalah ukuran jumlahdikerja(τEmpedu) yang dilakukan oleh beban untuk setiapkedua (untuk) pengoperasian perangkat.
Konsumsi listrik, oleh karena itu, ditentukan oleh potensi peralatan yang terhubung ke jaringan listrik dan dengan waktu di operasi.
Selain rumus yang disebutkan di atas, ada variasi yang dapat ditulis dari Hukum 1 Ohm. Apakah mereka:
Tiga Kemungkinan Cara Menghitung Daya Listrik
Subtitel:
kamu – potensial listrik (V)
r – hambatan listrik (Ω)
Lihatjuga: Daya yang hilang dalam resistor
→ Konsumsi listrik
jumlah listrik dikonsumsi diukur dalam satuan yang disebut kilowatt jam (kWh). Ini adalah satuan alternatif untuk satuan energi dari sistem satuan internasional, joule. Kilowatt-hour digunakan karena kepraktisannya. Jika listrik diukur dalam joule, angka yang digunakan untuk menyatakan konsumsinya adalah: besar dan tidak praktis.
Satu kilowatt jam adalah jumlah energi yang dikonsumsi (atau kerja dilakukan) oleh peralatan dari 1000W (1 kW) selama selang waktu 1 jam (3600 detik). Mengalikan jumlah ini, kami sampai pada kesimpulan bahwa masing-masing kilowatt jam sama dengan 3.6.106 J (tigajutaan dan enam ratusribujoule).
Untuk menghitung konsumsi perangkat elektronik, kita cukup mengalikan kekuatannya dengan waktu pengoperasiannya.
Contoh
Pertimbangkan sebuah alat listrik yang sama dengan 100 W (0,1 kW) yang beroperasi selama 30 menit sehari (0,5 jam). apa yang akan menjadi milikmu? konsumsibulanan (30 hari) listrik?
Menurut perhitungan kami, perangkat ini akan mengkonsumsi 1,5 kWh bulanan, setara dengan 5,4.106 J jika kWh dari biaya wilayah BRL 0,65, harga yang harus dibayar pada akhir bulan untuk pengoperasian perangkat ini adalah BRL 0,97.
Lihatjuga: Generator listrik dan tenaga gerak listrik
Latihan tenaga listrik dan hasil yang diselesaikan
Ketika dihubungkan ke suatu rangkaian, baterai dengan gaya gerak listrik sama dengan 20,0 V dan hambatan dalam 1,0 menghasilkan arus listrik 1,5 A. Sehubungan dengan baterai ini, tentukan:
a) Beda potensial listrik yang terbentuk antara terminal resistor ini.
b) Daya listrik yang disuplai oleh baterai.
c) Daya listrik yang dihamburkan oleh resistansi internal baterai.
d) Performa baterai ini.
Resolusi
Awalnya, kami akan membuat daftar data yang disediakan oleh latihan.
Data:
kamuT= 20,0 V - gaya gerak listrik baterai atau potensial total
r = 1,0 - resistansi baterai internal
saya = 1,5 A - arus listrik
a) Untuk menentukan beda potensial yang terbentuk antara ujung-ujung resistor, kita menggunakan hukum 1 Ohm.
Subtitel:
kamuD – Tegangan listrik yang hilang pada resistor (V)
B) Daya listrik yang disuplai oleh baterai dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini:
Subjudul:
kamuT – tegangan listrik total atau gaya gerak listrik baterai (V)
c) Mari kita hitung daya listrik yang dihamburkan oleh resistor. Untuk ini, kami hanya menggunakan salah satu formula potensi yang sudah kami ketahui:
Subjudul:
PD - daya yang hilang (W)
d) Pendapatan generator ini dapat dihitung dengan menggunakan rasio antara potensidapat digunakan dan potensitotal dari baterai. Dari perhitungan yang dilakukan pada item sebelumnya, kami menentukan bahwa daya total yang disuplai oleh baterai adalah 30 W, sedangkan daya yang dihamburkan oleh resistansi internalnya adalah 2,25 W. Oleh karena itu, daya yang dapat digunakan diberikan oleh perbedaan antara kedua daya ini dan bernilai 27,75 W. Dengan membuat rasio antara daya yang dapat digunakan dan daya total, kita akan mendapatkan:
Menurut perhitungan yang dilakukan, hasil energi baterai adalah 92,5%.
Daya Termodinamika
Daya termodinamika dapat dihitung dengan menentukan jumlah di kerja yang dilakukan oleh (atau lebih) gas selama ekspansi atau kompresiisobarik (tekanan konstan) untuk jangka waktu tertentu.
Dimungkinkan juga untuk menghitung potensi dari a sumberdipanas menghubungkan jumlah panas sensibel atau panas laten yang dipancarkan oleh interval waktu.
→ Daya kerja yang dilakukan oleh gas
Dalam transformasi isobarik, dimungkinkan untuk menentukan daya yang disuplai atau ditransfer oleh gas. Untuk melakukannya, kita perlu memperhitungkan rumus yang digunakan untuk menghitung calculate kerjatermodinamika terlibat dalam transformasiisobarik:
Subtitel:
Pr - tekanan (Pa)
Patau – daya (W)
V – variasi volume (m³)
Dalam transformasi termodinamika isobarik, gas mengubah sebagian energi internalnya menjadi kerja dengan mendorong piston.
Lihatjuga: Sejarah mesin termal
→ Daya dan panas
Kita dapat menentukan potensi disuplai oleh nyala api atau daya yang dipancarkan oleh resistor yang dipanaskan sebagai akibat dari Ini dibuatJoule dengan menghitung jumlah panas yang hilang oleh sumber-sumber ini setiap detik. Untuk melakukannya, lakukan saja perhitungan berikut:
Untuk menghitung daya yang dipancarkan oleh suatu sumber dalam bentuk panas, tentukan saja apakah panas ini dari jenisnya peka (Q = mcΔT) atau dari jenis terpendam (Q = mL). Panas ini hadir secara eksklusif di perubahandisuhu dan di perubahandinegarafisikawan, masing-masing.
Kinerja
Kinerja itu adalah variabel penting untuk studi sistem non-konservatif, yaitu yang menghadirkan kehilangan energi, seperti dalam kasus non-ideal kehidupan kita sehari-hari. Semua mesin dan perangkat yang kita ketahui adalah sistem yang tidak mampu memanfaatkan semua daya yang dipasok ke mereka. Dengan demikian, mereka "membuang" sebagian daya dalam bentuk energi lain yang kurang berguna, seperti panas,getaran dan suara-suara.
Salah satu definisi efisiensi yang paling umum dapat diberikan dengan membagi daya yang berguna dengan daya total yang diterima selama beberapa proses:
Subjudul:
η - Hasil
Pkamu – daya yang berguna (W)
PT – daya total (W)
Hasil mesin
HAI Menghasilkan mesin termal mengukur efisiensi energinya, yaitu persentase energi yang dapat digunakan mesin ini untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat (τ). Semua mesin termal beroperasi dengan cara yang sama: mereka menerima panas dari sumber panas (Qapa) dan menolak sebagian panas ini, membuangnya ke sumber dingin (Qf).
Kita dapat menghitung Menghasilkan dari setiap mesin termal dari rumus berikut:
Subtitel:
η – efisiensi mesin termal
τ - kerja mesin termal (J)
Qapa – kalor yang dilepaskan oleh sumber panas (J)
Daftar di atas dapat ditulis dengan cara lain. Untuk ini, kami hanya berasumsi bahwa pekerjaan yang bermanfaat (τ) diberikan oleh perbedaan antara jumlah kalor yang dilepaskan oleh sumberpanas (Qapa) dan jumlah panas yang hilang ke sumberdingin (QF):
Subtitel:
QF – kalor yang dilepaskan oleh sumber dingin (J)
→ Performa mesin Carnot
HAI siklusdicarnot itu adalah siklus termodinamika ideal ini berasal lebih besarMenghasilkanbisa jadi. Dengan demikian, tidak mungkin memiliki mesin termal yang beroperasi dengan suhu yang sama dengan sumbernya panas dan dingin dengan hasil yang lebih besar dari hasil siklus Carnot.
Performa mesin berdasarkan siklus Carnot dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Subjudul:
TQ – suhu sumber panas (K)
TF– suhu sumber dingin (K)
Lihatjuga: Mesin Carnot
Oleh Saya. Rafael Helerbrock
