FYSISK KRAFT: FORMLER, TYPER AV KRAFT OCH EXEMPEL - FYSISK - 2025

Den fysiska kraften avser mängden arbete (eller energi förbrukad) per tidsenhet. Kraft är en skalstyrka, varvid dess måttenhet i International System of Units är joule per sekund (J / s), känd som watt till ära för James Watt.

En annan ganska vanlig måttenhet är den traditionella hästkraften. I fysiken studeras olika typer av kraft: mekanisk kraft, ljudkraft, brännkraft, bland andra. I allmänhet finns det en intuitiv idé om betydelsen av styrka. Det är vanligtvis förknippat med större kraft, större förbrukning.

Således förbrukar en glödlampa mer elektrisk energi om dess kraft är större; Detsamma gäller för en hårtork, en kylare eller en persondator.

Av denna anledning är det nödvändigt att fullständigt förstå dess betydelse, de olika typerna av krafter som finns och förstå hur det beräknas och vilka förhållanden mellan dess vanligaste måttenheter.

formler

För att beräkna den effekt som förbrukas eller levereras i ett tidsintervall används följande uttryck:

P = W / t

I detta uttryck är P kraft, W är arbete och t är tid.

Om du vill beräkna den omedelbara effekten bör du använda följande formel:

I denna formel ∆t är tidsökningen, F är kraften och v är hastigheten.

Enheter

Maktens unika i det internationella enhetssystemet är joule per sekund (J / s), känd som watt (W). Det är också ganska vanligt i vissa sammanhang att använda andra enheter som kilowatt (kW), hästkrafter (CV), bland andra.

Naturligtvis motsvarar kilowatt 1000 watt. Ekvivalensen mellan hästkrafter och watt är för sin del följande:

1 CV = 745,35 W

En annan strömenhet, även om användningen är mycket mindre vanligt, är erg per sekund (erg / s), vilket motsvarar ^10-7 W.

Det är viktigt att skilja kilowatt från kilowattime (kWh), eftersom det senare är en energi eller arbete och inte av kraft.

Krafttyper

Bland de olika krafttyper som finns, är några av de viktigaste de som kommer att studeras nedan.

Mekanisk kraft

Den mekaniska kraften som utövas på ett styvt fast ämne erhålls genom att göra produkten mellan den totala resulterande kraften som appliceras och den hastighet som överförs till den kroppen.

P = F ∙ v

Detta uttryck är ekvivalent med uttrycket: P = W / t, och faktiskt erhålles det från det.

I händelse av att en rotationsrörelse av det styva fasta ämnet också inträffar och att krafterna som utövas på det därför modifierar dess vinkelhastighet, vilket ger upphov till en vinkelacceleration, följer det att:

P = F ∙ v + M ∙ ω

I detta uttryck är M det ögonblick som härrör från de applicerade krafterna och ω är kroppens vinkelhastighet.

Elkraft

Den elektriska kraften som tillförs eller konsumeras av en elektrisk komponent är resultatet av att dela mängden elektrisk energi som levereras eller absorberas av nämnda komponent och den tid som spenderas på den. Det beräknas från följande uttryck:

P = V ∙ I

I denna ekvation är V potentialpotentialen mellan komponenten och I är intensiteten på den elektriska strömmen som passerar genom den.

I det speciella fallet där komponenten är ett elektriskt motstånd kan följande uttryck användas för att beräkna effekten: P = R ∙ I ² = V ² / R, där R är värdet på den elektriska motståndet för komponenten i fråga.

Värmekraft

Den brinnande kraften hos en komponent definieras som den mängd energi som sprids eller frigörs som värme av nämnda komponent i en tidsenhet. Det beräknas från följande uttryck:

P = E / t

I detta uttryck är E den energi som frigörs i form av värme.

Ljudkraft

Ljudkraften definieras som energin som transporteras av en ljudvåg i en tidsenhet genom en viss yta.

På detta sätt beror ljudeffekten både på ljudvågens intensitet och ytan som korsas av nämnda våg och beräknas med hjälp av följande integral:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

I denna integrerade Ps är vågens ljudkraft, Is är vågens ljudintensitet, och dS är ytdifferensen som vågen korsar.

Nominell effekt och verklig kraft

Nominell effekt är den maximala effekten som en maskin eller motor kräver eller kan erbjuda under normala användningsförhållanden; det vill säga den maximala effekten som maskinen eller motorn kan stödja eller erbjuda.

Den nominella termen används eftersom den kraften i allmänhet används för att karakterisera maskinen, för att namnge den.

För sin del är den verkliga eller användbara kraften - det är den kraft som faktiskt används, genereras eller används av maskinen eller motorn - i allmänhet skiljer sig från den nominella och är vanligtvis mindre.

exempel

Första exemplet

Du vill kranera ett 100 kg piano till en sjunde våning som är 20 meter hög. Kranen tar fyra sekunder att höja piano. Beräkna kraften hos kranen.

Lösning

För att beräkna effekten används följande uttryck:

P = W / t

Först och främst krävs det att beräkna det arbete som kranen utfört.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19.600 N

Därför kommer kranens kraft att vara:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Andra exempel

Beräkna effekten som sprids av ett 10 Ω-motstånd om en ström på 10 A.

Lösning

I det här fallet är det nödvändigt att beräkna den elektriska effekten, för vilken följande formel används:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

referenser

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Fysik Volym 1. Cecsa.
2. Kraft (fysisk). (Nd). På Wikipedia. Hämtad den 3 maj 2018 från es.wikipedia.org.
3. Kraft (fysik). (Nd). På Wikipedia. Hämtad den 3 maj 2018 från en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Fysik 4: e. CECSA, Mexiko.
5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fysik för forskare och ingenjörer (sjätte upplagan). Brooks / Cole.