القوة المادية: الصيغ وأنواع القوة والأمثلة - جسدي - بدني - 2025

و القوة البدنية يشير إلى حجم العمل (أو الطاقة المستهلكة) في وحدة الزمن. القوة هي مقدار قياسي ، ووحدة قياسها في النظام الدولي للوحدات هي الجول في الثانية (J / s) ، والمعروفة باسم واط تكريما لجيمس وات.

وحدة القياس الأخرى الشائعة إلى حد ما هي القدرة الحصانية التقليدية. في الفيزياء ، يتم دراسة أنواع مختلفة من الطاقة: القوة الميكانيكية ، قوة الصوت ، الطاقة الحرارية ، من بين أمور أخرى. بشكل عام ، هناك فكرة بديهية عن معنى الفاعلية. عادة ما يرتبط بزيادة الطاقة والاستهلاك الأكبر.

وبالتالي ، يستهلك المصباح مزيدًا من الطاقة الكهربائية إذا كانت قوته أكبر ؛ الشيء نفسه ينطبق على مجفف الشعر أو المبرد أو الكمبيوتر الشخصي.

لهذا السبب ، من الضروري أن نفهم تمامًا معناها ، وأنواع القوى المختلفة الموجودة وفهم كيفية حسابها وما هي العلاقات بين وحدات القياس الأكثر شيوعًا.

الصيغ

حسب التعريف ، لحساب الطاقة المستهلكة أو المزودة في فترة زمنية ، يتم استخدام التعبير التالي:

P = W / t

في هذا التعبير ، P هي القوة ، W هي الشغل ، و t هي الوقت.

إذا كان ما تريده هو حساب القوة اللحظية ، فعليك استخدام الصيغة التالية:

في هذه الصيغة ∆t هي الزيادة الزمنية ، و F هي القوة و v السرعة.

الوحدات

تفرد القوة في النظام الدولي للوحدات هو الجول في الثانية (J / s) ، والمعروف بالواط (W). من الشائع أيضًا في سياقات معينة استخدام وحدات أخرى مثل كيلوواط (kW) ، حصان (CV) ، من بين أمور أخرى.

بالطبع كيلو واط يساوي 1000 واط. من جانبها ، فإن التكافؤ بين القدرة الحصانية والواط هو كما يلي:

1 كف = 745.35 واط

وحدة أخرى للطاقة ، على الرغم من أن استخدامها أقل شيوعًا ، هي erg في الثانية (erg / s) ، والتي تعادل ^{10-7 وات}.

من المهم التمييز بين الكيلوواط والكيلوواط في الساعة (kWh) ، لأن الأخير هو وحدة طاقة أو عمل وليس قوة.

أنواع الطاقة

من بين أنواع الطاقة المختلفة الموجودة ، فإن بعضًا من أهمها تلك التي سيتم دراستها أدناه.

الطاقة الميكانيكية

يتم الحصول على القوة الميكانيكية التي تمارس على مادة صلبة صلبة بجعل الناتج بين إجمالي القوة الناتجة المطبقة والسرعة المنقولة إلى ذلك الجسم.

P = F ∙ v

هذا التعبير يعادل التعبير: P = W / t ، وفي الواقع يتم الحصول عليه منه.

في حالة حدوث حركة دورانية للمادة الصلبة الصلبة ، وبالتالي ، فإن القوى المؤثرة عليها تعدل سرعتها الزاوية ، مما يؤدي إلى تسارع زاوي ، فإن ذلك يترتب على ذلك:

P = F ∙ v + M ∙ ω

في هذا التعبير ، M هي اللحظة الناتجة عن القوى المطبقة و هي السرعة الزاوية للجسم.

الطاقة الكهربائية

الطاقة الكهربائية التي يوفرها أو يستهلكها أحد المكونات الكهربائية هي نتيجة قسمة كمية الطاقة الكهربائية التي يتم توصيلها أو امتصاصها بواسطة المكون المذكور والوقت الذي يقضيه فيها. يتم حسابه من التعبير التالي:

P = V ∙ أنا

في هذه المعادلة V هو فرق الجهد عبر المكون وأنا شدة التيار الكهربائي الذي يمر عبره.

في الحالة الخاصة التي يكون فيها المكون مقاومة كهربائية ، يمكن استخدام التعبيرات التالية لحساب القدرة: P = R ∙ I ² = V ² / R ، حيث R هي قيمة المقاومة الكهربائية للمكون المعني.

قوة التسخين

تُعرَّف القوة الحرارية لمكون ما على أنها مقدار الطاقة المتشتتة أو المنبعثة كحرارة بواسطة المكون المذكور في وحدة زمنية. يتم حسابه من التعبير التالي:

P = E / t

في هذا التعبير ، E هي الطاقة المنبعثة في شكل حرارة.

قوة الصوت

تُعرَّف قوة الصوت بأنها الطاقة المنقولة بواسطة موجة صوتية في وحدة زمنية عبر سطح معين.

بهذه الطريقة ، تعتمد قوة الصوت على كل من شدة الموجة الصوتية والسطح الذي تعبر الموجة المذكورة ، ويتم حسابها عن طريق التكامل التالي:

الفوسفور _S = ⌠ _S I _S d S

في هذا التكامل Ps هو القوة الصوتية للموجة ، هل هي شدة صوت الموجة ، و dS هو فرق السطح الذي تعبر الموجة.

القوة المصنفة والقوة الحقيقية

الطاقة الاسمية هي الطاقة القصوى التي تتطلبها الآلة أو المحرك أو يمكن أن توفرها في ظل ظروف الاستخدام العادية ؛ وهذا يعني الحد الأقصى للطاقة التي يمكن للآلة أو المحرك دعمها أو تقديمها.

يتم استخدام المصطلح الاسمي لأن هذه القوة بشكل عام تُستخدم لتوصيف الآلة ، لتسميتها.

من ناحية أخرى ، فإن القوة الحقيقية أو المفيدة - أي القوة المستخدمة بالفعل أو المولدة أو المستخدمة بواسطة الآلة أو المحرك - تختلف عمومًا عن القيمة الاسمية ، وعادة ما تكون أقل.

أمثلة

المثال الأول

تريد رفع بيانو وزنه 100 كجم إلى الطابق السابع بارتفاع 20 مترًا. تستغرق الرافعة 4 ثوانٍ لرفع البيانو. احسب قوة الرافعة.

المحلول

لحساب القوة ، يتم استخدام التعبير التالي:

P = W / t

ومع ذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، يلزم حساب العمل الذي تقوم به الرافعة.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 9.8 ∙ 20 1 = 19600 شمالًا

لذلك ستكون قوة الرافعة:

P = 19600/4 = 4900 واط

المثال الثاني

احسب القدرة المشتتة بواسطة المقاوم 10 أوم إذا كان التيار 10 أ.

المحلول

في هذه الحالة ، من الضروري حساب الطاقة الكهربائية التي تستخدم الصيغة التالية:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 واط

المراجع

1. ريسنيك وهاليداي وكرين (2002). حجم الفيزياء 1. Cecsa.
2. القوة (المادية). (و). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 3 مايو 2018 ، من es.wikipedia.org.
3. القوة (الفيزياء). (و). في ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 3 مايو 2018 ، من en.wikipedia.org.
4. ريسنيك ، روبرت وهاليدي ، ديفيد (2004). الفيزياء 4. CECSA ، المكسيك.
5. سيرواي ، ريموند أ. جيويت ، جون و. (2004). الفيزياء للعلماء والمهندسين (الطبعة السادسة). بروكس / كول.