Beygir gücü veya watt cinsinden güç nasıl hesaplanır, bu terimlerin ne anlama geldiği ve bu terimlerin neden önemli olduğu.
Adım
Adım 1. Temel bilgileri gözden geçirin
Güç kelimesi, iş yapmak için zaman aralığı olarak tanımlanır. Bu arada iş, uygulanan bir kuvvetin hareketsiz bir nesneyi hareket ettirmede veya bir engelle veya başka bir engelle karşılaşmada ve bir mesafeyi kat etmede ne kadar etkili olduğunu ölçmek için eski bir terimdir.
- Buradaki nokta, "iş" yapabilmek için bir kuvvetin bir mesafe kat etmesi gerektiğidir. Örneğin 300 N kuvvette bir pervane gemiyi 80 m suda hareket ettiriyorsa, yapılan iş KUVVET x MESAFE = 300 x 80 = 24.000 "Nm/Joule" --- yani denilebilir ki pervane pervane 24.000 Joule iş yapmıştır.
- Gemiyi bu mesafeye taşımak için gereken süreyi düşünün. Geminin bu mesafeyi saniyede 20 m (m/s) hızla kat ettiğini varsayalım. 80 m'lik bir mesafeyi kat etmek için gemi 80/20 = 4 saniye sürer. Böylece, geminin pervanesi 4 saniyede 24.000 Joule iş yapar, bu nedenle güç, saniyede 24.000/4 = 6.000 Joule (J/s) oranında uygulanır.
-
Zamanlamanın tarihsel arka planını anlayın. Benzinli motorların ve buhar gücünün ilk trenlere ve gemilere güç sağlamak için kullanılmasından önceki günlerde (pervaneli kullanan ilk gemi, ilk seferi 1846'da gerçekleşen ve yel değirmenine benzeyen 6 kanatlı bir pervane kullanan HMS İngiltere idi).), atlar çok yorucu ve çeşitli bir iş yapıyor. Benzersiz olarak, insanlar bir atın ne kadar çaba gösterebileceğini ölçer ve zamanı hesaplar. Bir dizi denemenin ortalamasını araştırdıktan sonra, sağlıklı bir atın yaptığı standart iş oranı olarak 746 J/s'ye karar verdiler. Daha sonra bu standart "beygir gücü" olarak tanındı. Bir beygir gücüne (hp) saniyede 746 Joule. Bu bugün de geçerlidir.
746 X 60 = 44.760 Joule/dakika, şuna eşittir: bir hp
- Artık genellikle elektronik ve elektrikli ekipmanla sınırlı olan ve MKS (metre-kilogram-saniye/saniye) metrik sistemine dayanan bir başka evrensel güç birimi de "watt"tır. Bir Newton kuvvet bir metrelik bir mesafe kat ederse, o zaman bir joule iş yapılmıştır; kuvvetin bu işi bir joule yapması bir saniye sürerse, güç tüketimi bir watt olur. Yani bir watt saniyede bir joule'dür.
Adım 2. Şu anda ihtiyaç duyulan endüstriyi düşünün
Sanayide çoğu durumda 160.000 m² araziyi tırmıkla süren at gibi düz hareket eden makinelerle değil, dönen makinelerle çalışıyoruz. Yani elektrik motorları, buhar motorları, türbinler, dizeller vb. şeylerin çıkış gücünü belirleyebilmeli ve böylece tork konusunu öğrenmeliyiz.
- Tork, yön değiştirme veya bir şeyi döndürme veya bir nesneye bazı eksenlerde dönme hareketi verme eğiliminin bir ölçümüdür. Beş metrelik bir kolun tutamağına 20 Newton'luk bir kuvvetle basarsanız, 5 X 20 = Newton-metre'lik bir tork uygularsınız.
- Şimdi, zorluk burada ve kafa karışıklığına yol açabilir. Düz bir çizgi üzerinde doğrusal işi hesaplamak için kuvveti yer değiştirme ile çarparsınız. Yine, kuvveti yer değiştirme ile aynı birimlerde çarpıyorsunuz, ancak bu durumda yer değiştirme "kaldıraç kolu" ve tork üretiyor olsanız bile, bir şey dönmediği sürece hareket yok ve dolayısıyla iş yok.
- İş ve tork, aynı birimde ölçülüyor gibi görünseler de aslında çok farklıdır. Tork gerçek dönüşü üretmeden önce hiçbir iş yapılmaz ve bu nedenle güç kullanılmaz.
- İş, Joule (J) cinsinden ölçülürken, ikisi arasında ayrım yapmak için tork Newton.metre (Nm) cinsinden ölçülür.
Adım 3. Herhangi bir hareket veya dönme "yer değiştirmesi" varsa işi ölçün
Bir kolun dayanak noktasında sıkıca kilitlendiğini ve bir dingil ile sonlandığını ve elinizin daha önce olduğu gibi 20 N kuvvet uygulayarak beş metrelik kolla temsil edilen daire boyunca iki metrelik bir mesafe kat ettiğini varsayalım, sonra iş aşağıdaki gibi yapılır. Yukarıdaki düz bir çizgi durumunda, yukarıdaki kuvvet çarpı yer değiştirme veya 20 X 2 = 40 Newton metreye eşittir. Bu sayıyı aynı anda 5 metre uzunluğundaki kol veya "kaldıraçlı kol" ile çarptığınızı ve böldüğünüzü varsayalım. Açıkçası, bu sonucu değiştirmeyecektir, bu nedenle şunu yazabilirsiniz:
- İş = 5 X 20 X 2/5 ve sonuç eskisi gibi 40 Joule ama bunun 5 X 20 üstünde mi? Az önce bunun tork olduğunu gördünüz.
- "2/5" nedir? Kaldıraç koluyla bölünen 2 metrelik doğrusal yer değiştirme, radyan adı verilen açısal birimlerde aksı ne kadar çevirdiğinizi size söyler. Fizik ve makine mühendisliğinde evrensel olarak kullanılan bir radyan, bir dairenin iki yarıçapı arasındaki açı olarak tanımlanır, öyle ki bir dairenin çevresi üzerindeki iki yarıçapın kesiştiği noktalar, dairenin yarıçaplarının uzunluğu ile ayrılır. Bu hesaplama 57 dereceye çok yakındır ya da çemberin merkezinde çemberin çevresinde çemberin yarıçapına eşit olan bir yayın oluşturduğu açıdır.
-
Yani bir dönme hareketi (teta) radyan üreten bir tork tarafından yapılan işin torka (L) eşit olduğunu söyleyebilirsiniz.
- çarpı dönme yer değiştirmesi veya
- iş = joule cinsinden L X teta
Adım 4. Motorun ve motorun dönüşündeki beygir gücü miktarıyla, yani dönme işini yapmak için zaman aralığıyla çok daha fazla ilgilendiğinize dikkat edin:
- dönme gücü = tork X açısal yer değiştirme (radyan)/zaman (saniye)
-
Fizikte açısal hız saniyede radyan cinsinden yazılır, ancak gördüğünüz herhangi bir motor veya uçak veya gemi motoru her zaman r.p.m (dakikadaki devir) cinsinden ölçülür, bu yüzden bunu değiştirmeliyiz.
- Dakikada bir devir (rpm) = 60 devir/saniye = 60 dev/dak, ancak saniyede bir devir = saniyede 2 X pi radyan
- Dolayısıyla, L tork üreten ve S rpm hızında dönen dönen bir aygıtın Joule/saniye cinsinden gücü,
- Güç = S/60 X (2 pi) X L, J/s cinsinden ve daha önce yazıldığı gibi, beygir gücüne dönüştürmek için 746'ya bölmeniz gerekir veya
- Motor beygir gücü = (2 pi)/44.760 X L X S burada L, Newton metre cinsinden ölçülen torktur (genellikle bir Prony freni ile) ve S, bir sayaç, stroboskop, lazer vb. ile ölçülebilen r.p.m cinsinden dönüş hızıdır. Bu şekilde, otomobil ve motosiklet motorlarının performans eğrileri, tork ve devir/dakika grafiği şeklinde gösterilebilir. ve motor devrine karşı güç (hp) r.p.m. ve otomotiv teknisyenleri bu çizelgelerden optimum performansını görebilirler.
