กำลังคือการวัดความเร็วของงานหรือจำนวนงานที่ทำในช่วงเวลาที่กำหนด
ในวิชาฟิสิกส์ แนวคิดเรื่องพลังงานเกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานที่ใช้หรือจ่ายเพื่อทำงานเหล่านี้ และเวลาที่ใช้
หากเครื่องจักรสองเครื่องทำงานเหมือนกันและหนึ่งในนั้นใช้เวลาเพียงครึ่งเดียว ยิ่งเร็วก็ยิ่งทรงพลัง หากเครื่องจักรสองเครื่องทำงานในเวลาเท่ากัน และหนึ่งในนั้นผลิตได้มากเป็นสองเท่า เครื่องจักรที่ผลิตได้มากที่สุดจะเป็นเครื่องที่ทรงพลังที่สุด
กำลังเป็นผลจากการแบ่งงานระหว่างงานกับช่วงเวลาที่ใช้ในงานนี้ เป็นปริมาณสเกลาร์ กล่าวคือ ไม่จำเป็นต้องกำหนดทิศทางและทิศทาง
สูตรกำลังเฉลี่ย
ที่ไหน:
ตู่ คืองานวัดเป็น J (จูล);, วัดเป็น s (วินาที).
เนื่องจากปริมาณงาน กล่าวคือ พลังงาน ใช้หรือจ่าย สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง สูตรข้างต้นให้กำลังเฉลี่ย
หน่วยพลังงาน
ในระบบสากล (SI) หน่วยของงานคือจูล (J) และเวลาคือวินาที นั่นเป็นสาเหตุที่หน่วยของกำลังคือ J/s ซึ่งเป็นหน่วยวัดที่สำคัญมากจนได้รับการตั้งชื่อพิเศษว่า วัตต์ (W) เพื่อเป็นเกียรติแก่ James Watt นักประดิษฐ์ นักคณิตศาสตร์ และวิศวกร หลายคนมองว่าเป็นผู้บุกเบิกการปฏิวัติอุตสาหกรรม เจมส์ วัตต์ได้พัฒนาเครื่องยนต์ไอน้ำให้สมบูรณ์แบบ และต่อมาได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์ของเขาเอง นอกเหนือไปจากผลงานอื่นๆ อีกมากมาย
แนวคิดอื่นที่พัฒนาโดย James Watt คือ HP (พลังม้า) หรือ CV (แรงม้า)
เป็นเรื่องปกติที่จะพบวิธีอื่นๆ ในการแสดงกำลัง เช่น กิโลวัตต์ (1,000 วัตต์) และเมกะวัตต์ (1,000,000 วัตต์) หลายตัวที่ใช้กันทั่วไปในการจัดหาพลังงานไฟฟ้า
ในหน่วยฟุต-ปอนด์-วินาที 1 วัตต์ จะแสดงเป็น:
พลังของแรงคงที่ในการกระจัด
ศักยภาพแสดงโดย:
แรง F ทำงานบนร่างกาย เคลื่อนจากจุด A ไปยังจุด B งานที่กระทำโดยแรง F เมื่อเคลื่อนที่ร่างกาย สามารถคำนวณได้ดังนี้
ที่ไหน:
F คือแรงคงที่ซึ่งวัดเป็นนิวตัน (N)
d คือการกระจัดซึ่งวัดเป็นเมตร (m)
cos θ คือโคไซน์ของมุม θ (มุมที่เกิดขึ้นระหว่างทิศทางของแรงและการเคลื่อนที่)
กำลังของแรงเป็นฟังก์ชันของความเร็วเฉลี่ย
เนื่องจากความเร็วเฉลี่ยคือการกระจัดหารด้วยเวลาตามความสัมพันธ์:
แทนที่สมการก่อนหน้าของงาน เรามี:
พลังทันที
อำนาจเป็นผลจากการแบ่งงานและระยะเวลาที่ใช้ในการทำงานนั้น ถ้าเราใช้ช่วงเวลาที่สั้นมาก มุ่งไปที่ศูนย์ เราก็มีพลังในทันที
ที่ไหน
หมายความว่าจะทำการหารด้วย 
ใกล้ศูนย์มาก
ประสิทธิภาพ
ประสิทธิภาพของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์คืออัตราส่วนระหว่างกำลังที่ใช้จริงกับกำลังที่ได้รับ พลังที่มีประโยชน์นี้คือส่วนที่ใช้งานได้ มันเป็นพลังงานที่ได้รับลบด้วยพลังงานที่กระจายไป
อุปกรณ์หรือเครื่องจักรที่ได้รับพลังงานในปริมาณมากไม่สามารถแปรสภาพเป็นงานได้เต็มที่ ส่วนหนึ่งจะสูญเสียไปเนื่องจากการเสียดสี ในรูปของความร้อน เสียง และกระบวนการอื่นๆ
Potu = Potr - พอต -
ที่ไหน:
โปตู เป็นพลังที่มีประโยชน์
ลูกอ่อน คือกำลังที่ได้รับ
Potd คือพลังที่กระจัดกระจาย
สูตรรายได้
ที่ไหน
คือรายได้
โปตู เป็นพลังที่มีประโยชน์
ลูกอ่อน คือกำลังที่ได้รับ
อีกวิธีหนึ่งในการแสดงผลตอบแทนคือการแทนที่การแสดงออกของพลังที่มีประโยชน์สำหรับผลผลิต
ผลผลิตจะน้อยกว่า 100% เสมอ เพื่อให้เข้าใจว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น จำเป็นต้องเห็นว่าในสูตร พลังที่มีประโยชน์ ซึ่งอยู่ในตัวเศษ จะน้อยกว่ากำลังที่ได้รับเสมอ เนื่องจากมีการกระจายอยู่เสมอ
เนื่องจากเป็นการหารระหว่างปริมาณในหน่วยเดียวกัน ผลผลิตจึงไม่มีหน่วยวัด เนื่องจากจะถูกยกเลิกในการหาร เราบอกว่ามันเป็นปริมาณที่ไม่มีมิติและเป็นเรื่องปกติที่จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์
แนวคิดเรื่องผลผลิตสามารถขยายไปสู่เครื่องจักรไฟฟ้า ความร้อน และเครื่องกล
เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับประสิทธิภาพด้วย วงจรการ์โนต์.
การออกกำลังกาย
คำถามที่ 1
เรือที่จะขนส่งคำสั่งของรถยนต์ที่เทียบท่าเพื่อบรรทุก ยานพาหนะอยู่ในตู้คอนเทนเนอร์และมีมวลประมาณ 4,000 กิโลกรัมต่อคัน ในการเคลื่อนย้ายพวกมันจากท่าเรือไปยังดาดฟ้าเรือ เครนยกพวกมันให้สูง 30 เมตร การดำเนินการยกภาชนะแต่ละครั้งใช้เวลา 5 นาที
คำนวณกำลังที่ใช้โดยปั้นจั่นเพื่อทำงานนี้ พิจารณาความเร่งของแรงโน้มถ่วง g เท่ากับ 10 ม./วินาที²
ความละเอียด:
เนื่องจากกำลังเฉลี่ยคืองานหารด้วยเวลา และเวลามีให้โดยปัญหาแล้ว เราจึงต้องกำหนดงาน
ข้อมูล:
ม. = 4000 กก.
ความสูง = 30 ม.
t = 5 นาที = 5 x 60 s = 300 s
ก. = 10 ม./วินาที²
งานปั้นจั่นจะถูกกำหนดโดยแรงน้ำหนัก
ดังนั้น
พลังงานที่ใช้จะเป็น 4 กิโลวัตต์
คำถาม2
บนถนน รถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ 40 เมตร/วินาที ในการเคลื่อนไหวนี้ ให้ใช้แรงแนวนอนคงที่ในทิศทางเดียวกับความเร็ว เครื่องยนต์ให้กำลัง 80 กิโลวัตต์ ความรุนแรงของแรงที่ใช้คืออะไร?
ความละเอียด:
เราสามารถกำหนดความแข็งแกร่งผ่านความสัมพันธ์กับพลังและความเร็ว
ข้อมูล:
Vm = 40 ม./วินาที
หม้อ = 80 กิโลวัตต์
พลังของแรงคงที่ถูกกำหนดโดยผลคูณของแรงโดยความเร็วและโดยโคไซน์ของมุมที่เกิดขึ้นระหว่างพวกมัน ในกรณีนี้แรงและความเร็วอยู่ในทิศทางเดียวกัน มุม θ เป็นศูนย์และโคไซน์คือ 1
หม้อ = F. วีเอ็ม คอส θ
หม้อ = F.Vm. cos 0
หม้อ = F. วีเอ็ม 1
การแยก F และแทนที่ค่า
ความเข้มของแรงที่ใช้จะเท่ากับ 20 kN
คำถาม 3
(Fuvest-SP). สายพานลำเลียงขนส่งเครื่องดื่ม 15 กล่องต่อนาทีจากโกดังใต้ดินไปยังชั้นล่าง ลู่วิ่งมีความยาว 12 ม. ความเอียง 30 องศาจากแนวนอนและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ กล่องที่จะขนส่งถูกวางด้วยความเร็วของสายพานลำเลียงแล้ว หากแต่ละกล่องมีน้ำหนัก 200 นิวตัน มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนกลไกนี้จะต้องให้กำลังของ:
ก) 20W
ข) 40W
ค) 300W
ง) 600W
จ) 1800W
ความละเอียด:
กำลังได้รับจากความสัมพันธ์ระหว่างงานและเวลาที่ใช้เป็นวินาที
ข้อมูล:
t = 1 นาที = 60 s
ความยาวสายพาน = 12 ม.
ความชัน = 30°
P = 200 N ต่อกล่อง
ด้วย 15 กล่อง เรามี 200 N x 15 = 3000 N.
ดังนั้น P = 3000 N ดังนั้น mg = 3000 N
เนื่องจากงานของแรงโน้มถ่วงถูกกำหนดโดย T = m.g.h เราจึงต้องกำหนดความสูง
ที่ความสูง h เสื่อจะสร้างสามเหลี่ยมมุมฉาก 30º เทียบกับแนวนอน ดังนั้นเพื่อกำหนด h เราจะใช้ไซน์ของ30º
จากตรีโกณมิติ เรารู้ว่าไซน์ 30° = 1/2
งานนี้จะได้รับโดย:
เพื่อกำหนดความแรงเพียงแค่แบ่งงานตามเวลา
คำตอบคือตัวอักษร c
คุณสนใจ:
พลังงานไฟฟ้า
งานและพลังงาน
สูตรฟิสิกส์
