สูตรและหน่วยพลังงานทางกายภาพ, ประเภทพลังงาน (พร้อมตัวอย่าง)

พลังงานทางกายภาพ มันหมายถึงปริมาณของงานที่ทำ (หรือพลังงานที่ใช้) โดยหน่วยของเวลา กำลังเป็นปริมาณสเกลาร์เป็นหน่วยการวัดในระบบหน่วยสากลเดือนกรกฎาคมต่อวินาที (J / s) หรือที่รู้จักกันในชื่อวัตต์เพื่อเป็นเกียรติแก่เจมส์วัตต์.

หน่วยวัดทั่วไปอีกอย่างหนึ่งก็คือม้าไอน้ำแบบดั้งเดิม ในวิชาฟิสิกส์มีการใช้พลังงานประเภทต่าง ๆ เช่นพลังงานกลพลังงานเสียงพลังงานความร้อนและอื่น ๆ โดยทั่วไปมีความคิดที่เข้าใจง่ายเกี่ยวกับความหมายของพลังงาน มันมักจะเกี่ยวข้องกับพลังงานมากขึ้นการบริโภคมากขึ้น. 

ดังนั้นหลอดไฟจะใช้พลังงานไฟฟ้ามากขึ้นหากพลังงานมีมากขึ้น สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับไดร์เป่าผมหม้อน้ำหรือคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล.

ดังนั้นจึงจำเป็นที่จะต้องเข้าใจความหมายของมันประเภทต่าง ๆ ของพลังที่มีอยู่และเข้าใจว่ามันถูกคำนวณอย่างไรและอะไรคือความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยการวัดทั่วไป.

ดัชนี

• 1 สูตร
• 2 หน่วย
• 3 ประเภทพลังงาน
  • 3.1 กำลังกล
  • 3.2 พลังงานไฟฟ้า
  • 3.3 พลังงานความร้อน
  • 3.4 พลังเสียง
  • 3.5 กำลังไฟและกำลังที่แท้จริง
• 4 ตัวอย่าง
  • 4.1 ตัวอย่างแรก
  • 4.2 ตัวอย่างที่สอง
• 5 อ้างอิง

สูตร

ตามคำจำกัดความเพื่อคำนวณพลังงานที่ใช้หรือกำหนดในช่วงเวลาจะใช้นิพจน์ต่อไปนี้:

P = W / t

ในนิพจน์นี้ P คือพลัง W คือผลงานและ t คือเวลา.

หากคุณต้องการคำนวณกำลังงานทันทีคุณควรใช้สูตรต่อไปนี้:

ในสูตรนี้Δtคือการเพิ่มเวลา F คือแรงและ v คือความเร็ว.

หน่วย

เอกลักษณ์ของพลังงานในระบบสากลของหน่วยคือกรกฎาคมต่อวินาที (J / s) รู้จักกันในชื่อวัตต์ (W) นอกจากนี้ยังเป็นเรื่องธรรมดาในบางบริบทที่จะใช้หน่วยอื่นเช่นกิโลวัตต์ (kW) แรงม้า (CV) และอื่น ๆ.

เห็นได้ชัดว่ากิโลวัตต์นั้นเทียบเท่ากับ 1,000 วัตต์ ในทางตรงกันข้ามความเท่าเทียมกันระหว่างม้าของไอน้ำและวัตต์เป็นดังนี้:

1 CV = 745.35 W

หน่วยพลังงานอื่นแม้ว่าการใช้งานจะน้อยกว่ามากคือ ergium ต่อวินาที (erg / s) ซึ่งเท่ากับ 10^-7 W.

มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะแยกแยะกิโลวัตต์จากชั่วโมงกิโลวัตต์ (kWh) เนื่องจากหลังเป็นหน่วยของพลังงานหรือการทำงานและไม่ใช่พลังงาน.

ประเภทพลังงาน

ในบรรดาพลังงานประเภทต่าง ๆ ที่มีอยู่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการศึกษาต่อไป.

พลังงานกล

พลังงานเชิงกลที่กระทำกับของแข็งที่แข็งได้มาจากผลกระทบของผลิตภัณฑ์ระหว่างกำลังทั้งหมดที่ใช้กับความเร็วที่ส่งไปยังร่างกาย.

P = F ∙ v

การแสดงออกนี้เทียบเท่ากับการแสดงออก: P = W / t และในความเป็นจริงมันได้มาจากมัน.

ในกรณีที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุนของของแข็งแข็งและดังนั้นแรงที่กระทำกับมันจะปรับเปลี่ยนความเร็วเชิงมุมทำให้เกิดการเร่งเชิงมุมต้อง:

P = F ∙ v + M ∙ω

ในการแสดงออกนี้ M คือช่วงเวลาที่เกิดจากแรงที่ใช้และωคือความเร็วเชิงมุมของร่างกาย.

พลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าที่จัดหาหรือใช้โดยส่วนประกอบไฟฟ้าเป็นผลมาจากการหารปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ส่งหรือดูดซับโดยส่วนประกอบนั้นและเวลาที่ใช้ไป มันคำนวณจากนิพจน์ต่อไปนี้:

P = V ∙ I

ในสมการนี้ V คือความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นผ่านองค์ประกอบและฉันคือกระแสไฟฟ้าที่ข้ามมัน.

ในกรณีเฉพาะที่ส่วนประกอบคือความต้านทานไฟฟ้าสามารถใช้นิพจน์ต่อไปนี้เพื่อคำนวณพลังงาน: P = R ∙ I² = V² / R โดยที่ R คือค่าของความต้านทานไฟฟ้าของส่วนประกอบที่เป็นปัญหา.

พลังงานความร้อน

พลังงานความร้อนของส่วนประกอบถูกกำหนดเป็นปริมาณพลังงานที่กระจายหรือปล่อยออกมาในรูปของความร้อนโดยองค์ประกอบดังกล่าวในหน่วยของเวลา มันคำนวณจากนิพจน์ต่อไปนี้: 

P = E / t

ในการแสดงออกดังกล่าว E คือพลังงานที่ปล่อยออกมาในรูปของความร้อน.

พลังเสียง

พลังเสียงถูกกำหนดให้เป็นพลังงานที่ส่งผ่านคลื่นเสียงในหน่วยเวลาผ่านพื้นผิวที่กำหนด.

ดังนั้นพลังเสียงขึ้นกับทั้งความเข้มของคลื่นเสียงและบนพื้นผิวที่ถูกคลื่นพัดผ่านและคำนวณโดยวิธีอินทิกรัลต่อไปนี้:

P_S = ⌠_S  ผม_S ∙ d S

ในส่วนนี้ Ps คือพลังเสียงของคลื่นคือความเข้มของเสียงและ dS คือความแตกต่างของพื้นผิวที่ถูกคลื่น.

พลังงานที่กำหนดและพลังงานที่แท้จริง

พลังงานที่กำหนดคือพลังงานสูงสุดที่เครื่องจักรหรือมอเตอร์ต้องการหรือสามารถนำเสนอภายใต้สภาวะการใช้งานปกติ นั่นคือกำลังสูงสุดที่เครื่องหรือมอเตอร์สามารถรองรับหรือนำเสนอ.

คำศัพท์ที่ระบุจะใช้เนื่องจากพลังงานโดยทั่วไปนั้นใช้เพื่อระบุลักษณะของเครื่องเพื่อตั้งชื่อ.

ในทางกลับกันพลังงานที่แท้จริงหรือมีประโยชน์ - นั่นคือพลังงานที่ใช้จริงสร้างหรือใช้เครื่องจักรหรือมอเตอร์ - โดยทั่วไปจะแตกต่างจากพลังงานที่ระบุซึ่งมักจะน้อยกว่า.

ตัวอย่าง

ตัวอย่างแรก

คุณต้องการที่จะยกเปียโน 100 กิโลกรัมกับปั้นจั่นไปยังชั้นที่เจ็ดที่ความสูง 20 เมตร เครนใช้เวลา 4 วินาทีในการปีนเปียโน คำนวณพลังของปั้นจั่น.

ทางออก

ในการคำนวณพลังงานจะใช้นิพจน์ต่อไปนี้:

P = W / t

อย่างไรก็ตามในตอนแรกจำเป็นต้องคำนวณงานที่ทำโดยปั้นจั่น.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9.8 ∙ 20 ∙ 1 = 19,600 N

ดังนั้นพลังของเครนจะเป็น:

P = 19,600 / 4 = 4900 W

ตัวอย่างที่สอง

คำนวณกำลังงานที่กระจายโดยตัวต้านทาน 10 crossed ถูกข้ามด้วยกระแส 10 A.

ทางออก

ในกรณีนี้จำเป็นต้องคำนวณพลังงานไฟฟ้าซึ่งใช้สูตรต่อไปนี้:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1,000 W 

การอ้างอิง

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). ปริมาณฟิสิกส์ 1. Cecsa.
2. พลังงาน (ทางกายภาพ) ( N.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม 2018 จาก es.wikipedia.org.
3. กำลัง (ฟิสิกส์) ( N.d. ) ในวิกิพีเดีย สืบค้นเมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม 2018 จาก en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). สาขาวิชาฟิสิกส์. CECSA, เม็กซิโก.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร (ฉบับที่ 6) บรูคส์ / โคล.