Hvordan beregne effekt i hestekrefter eller watt, hva disse begrepene betyr, og hvorfor disse begrepene er viktige.
Steg
Trinn 1. Gjennomgå det grunnleggende
Ordet makt er definert som tidsintervallet for arbeid. I mellomtiden er arbeid et gammelt begrep for å måle hvor effektiv en påført kraft er i å bevege et inert objekt eller vende mot en hindring eller annen hindring og dekke en avstand.
- Poenget her er at for å gjøre "arbeid" må en kraft reise en avstand. For eksempel, hvis en propell med en kraft på 300 N flytter et skip i vann 80 m, er arbeidet som er utført FORCE x DISTANCE = 300 x 80 = 24.000 "Nm/Joule" --- så det kan sies at propellen propellen har utført 24 000 Joule arbeid.
- Tenk på tiden det vil ta å flytte skipet den avstanden. Anta at skipet reiser denne avstanden med en hastighet på 20 m per sekund (m/s). For å dekke en avstand på 80 m, tar skipet 80/20 = 4 sekunder. Så, skipets propell gjør 24 000 Joule arbeid på 4 sekunder, så strøm påføres med en hastighet på 24 000/4 = 6000 Joule per sekund (J/s).
-
Forstå den historiske bakgrunnen for timingen. Tilbake i dagene før bensinmotorer og dampkraft ble brukt til å drive de første togene og skipene (det første skipet som brukte en propell var HMS Britain hvis første reise fant sted i 1846 og brukte en propell med 6 blader, som ser ut som en vindmølle), gjør hestene en veldig anstrengende og variert jobb. Unikt måler folk hvor mye innsats en hest kan gjøre og beregner tiden. Etter å ha søkt etter gjennomsnittet av en rekke forsøk, bestemte de seg for 746 J/s som standardhastigheten for en sunn hest. Senere ble denne standarden kjent som "hestekrefter". 746 Joule per sekund til en hestekrefter (hk). Dette er fortsatt sant i dag.
746 X 60 = 44.760 Joule per minutt, som er lik: en hk
- En annen universell kraftenhet, nå generelt begrenset til elektronisk og elektrisk utstyr og basert på det metriske systemet MKS (meter-kilogram-sekund/sekund), er "watt". Hvis en kraft i Newton reiser en avstand på en meter, er det utført en joule arbeid; hvis kraften tar ett sekund for å utføre en joule av dette arbeidet, er strømforbruket en watt. Så en watt er en joule per sekund.
Trinn 2. Vurder bransjen i nød på dette tidspunktet
I de fleste tilfeller i industrien jobber vi med roterende maskiner og ikke maskiner med rett bevegelse som en hest som pløyer med en harve på 160 000 m² land. Så vi burde være i stand til å bestemme utgangseffekten til ting som elektriske motorer, dampmotorer, turbiner, diesler, etc., og dermed blir vi kjent med temaet for dreiemoment.
- Dreiemoment er en måling av tendensen til å endre retning eller rotere noe eller gi rotasjonsbevegelse til et objekt på noen akser. Hvis du trykker på håndtaket på en fem meter spak med en kraft på 20 Newton, bruker du et dreiemoment på 5 X 20 = Newton-meter.
- Her er vanskeligheten og kan føre til forvirring. For å beregne lineært arbeid på en rett linje multipliserer du kraften med forskyvningen. Igjen multipliserer du kraften i de samme enhetene som forskyvningen, men i dette tilfellet er forskyvningen "spakarmen", og selv om du produserer dreiemoment, med mindre noe roterer, er det ingen bevegelse og dermed ikke noe arbeid.
- Arbeid og dreiemoment, selv om de ser ut til å være målt i samme enhet, er faktisk veldig forskjellige. Ingen arbeid utføres før dreiemomentet gir faktisk rotasjon, og dermed brukes ingen kraft.
- Arbeid måles i Joule (J) mens dreiemoment måles i Newton.meters (Nm) for å skille mellom de to.
Trinn 3. Mål arbeidet hvis det er bevegelse eller roterende "forskyvning"
Anta at en spak er låst fast ved støttepunktet som ender i en aksel og hånden din, som bruker 20 N kraft som før, beveger seg en distanse på to meter langs sirkelen representert med fem meter spaken, så arbeides det som i tilfellet med en rett linje over. over, lik kraft ganger forskyvning eller 20 X 2 = 40 Newtonmeter. Anta at du samtidig multipliserer og deler dette tallet med den 5 meter lange spaken eller "spakarmen". Dette vil åpenbart ikke endre resultatet, så du kan skrive:
- Arbeid = 5 X 20 X 2/5 og resultatet er 40 Joule som før, men er 5 X 20 over det? Du så nettopp at det er dreiemoment.
- Hva er "2/5"? Den lineære forskyvningen på 2 meter dividert med spakarmen, forteller deg hvor langt du svingte akselen i vinkel enheter kalt radianer. En radian, som brukes universelt i fysikk og maskinteknikk, er definert som vinkelen mellom to radier i en sirkel slik at punktene på omkretsen av en sirkel der de to radiene krysser hverandre er atskilt med lengden på radiusene til sirkelen. Denne beregningen er veldig nær 57 grader eller er også vinkelen dannet i midten av sirkelen av en bue som er lik radien til sirkelen ved sirkelens omkrets.
-
Så du kan si at arbeidet utført av et dreiemoment som gir en rotasjonsforskyvning (theta) radianer er lik dreiemomentet (L)
- ganger rotasjonsforskyvningen eller
- arbeid = L X theta i joule
Trinn 4. Legg merke til at du er mye mer interessert i mengden hestekrefter i motorens og motorens rotasjon, dvs. tidsintervallet for rotasjonsarbeidet:
- rotasjonseffekt = dreiemoment X vinkelforskyvning (radianer)/tid (sekunder)
-
I fysikken skrives vinkelhastigheten i radianer per sekund, men enhver motor eller fly eller skipsmotor du ser måles alltid i turtall (omdreininger per minutt), så vi må endre det.
- Ett omdreining per minutt (rpm) = 60 omdreininger/sekund = 60 omdreininger, men ett omdreining per sekund = 2 X pi radianer per sekund
- Så effekten i Joule per sekund av et roterende apparat, som produserer et dreiemoment, L, og roterer med en hastighet S rpm, er
- Effekt = S/60 X (2 pi) X L i J/s, og som tidligere skrevet, må du dele den med 746 eller som tidligere skrevet
- Motorhestekrefter = (2 pi) /44.760 X L X S hvor L er dreiemomentet målt i Newtonmeter (vanligvis med en Prony -brems) og S er rotasjonshastigheten i o/min som kan måles med en teller, stroboskop, laser, etc. På denne måten kan ytelseskurvene til bil- og motorsykkelmotorer skildres i form av en graf over dreiemoment mot turtall. og effekt (hk) mot motorens turtall i turtall og bilteknikere kan se den optimale ytelsen fra disse diagrammene.
