Kuidas arvutada võimsust hobujõudes või vattides, mida need terminid tähendavad ja miks need terminid on olulised.
Samm
Samm 1. Vaadake üle põhitõed
Sõna võimsus on määratletud kui ajavahemik töö tegemiseks. Vahepeal on töö vana mõiste, et mõõta, kui tõhus on rakendatud jõud inertse objekti liigutamisel või takistuse või muu takistuse ees ja vahemaa läbimisel.
- Siin on asi selles, et "töö" tegemiseks peab jõud läbima teatud vahemaa. Näiteks kui 300 N jõuga sõukruvi liigutab laeva vees 80 m, siis tehtud töö on FORCE x DISTANCE = 300 x 80 = 24 000 "Nm/Joule" --- seega võib öelda, et propeller propeller on teinud 24 000 džauli tööd.
- Mõelge ajale, mis kulub laeva selle vahemaa liigutamiseks. Oletame, et laev läbib selle vahemaa kiirusega 20 m sekundis (m/s). 80 m kauguse läbimiseks kulub laeval 80/20 = 4 sekundit. Seega teeb laeva propeller 4 sekundiga 24 000 džauli tööd, seega rakendatakse võimsust kiirusega 24 000/4 = 6 000 džauli sekundis (J/s).
-
Mõista ajastuse ajaloolist tausta. Aegadel, mil esimeste rongide ja laevade toiteks kasutati bensiinimootoreid ja aurujõudu (esimene laev, mis kasutas sõukruvi, oli HMS Britain, mille esimene reis toimus 1846. aastal ja kasutas ühte 6 labaga sõukruvi, mis näeb välja nagu tuuleveski), hobused teevad väga pingutavat ja mitmekesist tööd. Inimesed mõõdavad unikaalselt, kui palju jõupingutusi hobune suudab teha, ja arvutavad aega. Olles otsinud paljude katsete keskmist, otsustasid nad terve hobuse tehtud töö standardmääraks 746 J/s. Hiljem hakati seda standardit nimetama hobujõuks. 746 džauli sekundis üheks hobujõuks (hj). See kehtib ka tänapäeval.
746 X 60 = 44 760 džauli minutis, mis võrdub: ühe hj
- Teine universaalne võimsusühik, mis nüüd piirdub üldjuhul elektrooniliste ja elektriseadmetega ning põhineb MKS (meeter-kilogramm-sekund/sekund) meetermõõdustikul, on "vatt". Kui üks Newtoni jõud läbib meetri kauguse, siis on tehtud üks džaul tööd; kui jõud võtab selle töö ühe džauli tegemiseks ühe sekundi, siis on energiatarve üks vatt. Seega on üks vatt üks džaul sekundis.
Samm 2. Mõelge praegu vajavale tööstusele
Enamikul juhtudel töötame tööstuses pöörlevate masinatega, mitte masinatega, millel on sirge liikumine nagu hobune, kes künnab äkkega 160 000 m² maad. Seega peaksime suutma kindlaks määrata selliste asjade väljundvõimsuse nagu elektrimootorid, aurumootorid, turbiinid, diislid jne ja seega õpime tundma pöördemomenti.
- Pöördemoment on suundumuse muutmise või millegi pööramise või objektile pöörleva liikumise kalduvuse mõõtmine mõnel teljel. Kui vajutate viie meetri kangi käepidet 20 njuutoniga, rakendate pöördemomenti 5 X 20 = njuutonmeetrit.
- Siin on see raskus ja see võib põhjustada segadust. Sirgjoonel lineaarse töö arvutamiseks korrutage jõud nihkega. Jällegi korrutate jõudu samades ühikutes kui nihke, kuid sel juhul on nihkeks "kangihoob" ja kuigi te toodate pöördemomenti, kui midagi ei pöörle, ei toimu liikumist ja seega ka tööd.
- Töö ja pöördemoment, kuigi neid näib mõõdetavat ühes seadmes, on tegelikult väga erinevad. Enne pöördemomendi tegelikku pöörlemist ei tehta tööd ja seega ei kasutata energiat.
- Tööd mõõdetakse džaulides (J), samal ajal kui pöördemomenti mõõdetakse Newtonis. Meetrit (Nm) nende kahe eristamiseks.
Samm 3. Mõõtke tööd, kui esineb liikumist või pöörlevat "nihkumist"
Oletame, et hoob on kindlalt lukustatud tugipunktis, mis lõpeb teljega ja teie käsi, rakendades 20 N jõudu nagu varem, läbib kahe meetri kauguse mööda ringi, mida kujutab endast viiemeetrine hoob, seejärel tehakse tööd, nagu ülaltoodud sirgjoone korral võrdub jõu aeg nihkega või 20 X 2 = 40 njuutonmeetrit. Oletame, et korrutate ja jagate selle numbri samaaegselt 5 meetri pikkuse hoova või "kangihoovaga". Ilmselgelt ei muuda see tulemust, nii et võite kirjutada:
- Töö = 5 X 20 X 2/5 ja tulemus on 40 džauli nagu varem, kuid kas 5 X 20 on sellest kõrgemal? Nägite just, et see on pöördemoment.
- Mis on "2/5"? Lineaarne nihe 2 meetrit jagatud kangihoovaga näitab, kui kaugele telje pöörasite nurgaühikutes, mida nimetatakse radiaanideks. Radiaani, mida kasutatakse üldiselt füüsikas ja masinaehituses, määratletakse kui ringi kahe raadiuse vahelist nurka nii, et ringjoone ümbermõõdu punktid, kus need kaks raadiust ristuvad, on eraldatud ringi raadiuste pikkusega. See arvutus on väga lähedal 57 kraadile või on ka nurk, mille ringjoone keskel moodustab kaar, mis on võrdne ringi raadiusega ringi ümbermõõdul.
-
Seega võite öelda, et pöördemomendi (teeta) radiaane tekitava pöördemomendiga tehtud töö on võrdne pöördemomendiga (L)
- korda pöörleva nihkega või
- töö = L X teeta džaulides
Samm 4. Pange tähele, et teid huvitab palju rohkem hobujõudude hulk mootori ja mootori pöörlemisel, st ajavahemik pöörleva töö tegemiseks:
- pöörlemisvõimsus = pöördemoment X nurknihe (radiaanid)/aeg (sekundit)
-
Füüsikas on nurkkiirus kirjutatud radiaanides sekundis, kuid kõiki mootoreid, lennukeid või laevamootoreid, mida näete, mõõdetakse alati rpm (pöördeid minutis), seega peame seda muutma.
- Üks pööre minutis (p/min) = 60 pööret sekundis = 60 p/min, kuid üks pööre sekundis = 2 X pi radiaani sekundis
- Seega on pöörleva aparaadi võimsus džaulides sekundis, tekitades pöördemomenti L ja pöörlemiskiirusel S rpm.
- Võimsus = S/60 X (2 pi) X L J/s ja nagu eelnevalt kirjutatud, peate selle hobujõudeks teisendamiseks jagama 746 -ga või
- Mootori hobujõud = (2 pi)/44,760 X L X S kus L on pöördemoment mõõdetuna njuutonmeetrites (tavaliselt Prony piduriga) ja S on pöörlemiskiirus p/min, mida saab mõõta loenduri, stroboskoobi, laseriga jne. Sel moel saab auto- ja mootorrataste mootorite jõudluskõveraid kujutada pöördemomendi ja pöörlemiskiiruse graafiku kujul. ja võimsus (hj) versus mootori pöörlemiskiirus p / min ja autotööstuse tehnikud näevad nende graafikutelt selle optimaalset jõudlust.
