תוֹכֶן
"כוח" הוא אחד ממונחים רבים המשמשים באופן רופף בשיח היומיומי שיש לו משמעות מאוד ספציפית בפיזיקה. אחרים כוללים כוח, מסה, אנרגיה, זרם - הרשימה איננה אינסופית.
בשיטת הפיזיקה, כוח הוא פשוט אנרגיה לזמן יחידה, או לחילופין, עבודה ליחידת זמן, מכיוון שעבודה ואנרגיה באים לידי ביטוי באותן יחידות - בדרך כלל ג'ולס (J), שהיא ה- SI, או יחידה בינלאומית סטנדרטית, אך גם גרסאות, או בחישובים בהם מתחשב בחום, קלוריות או BTU. אנרגיה, בתורו, היא תוצר של כוח ומרחק. כוח, יחידת ה- SI שלשמה הוא הניוטון, הוא תוצר של מסה ותאוצה.
אבל כל זה פשוט ברקע. לעיתים, תצטרכו לבטא כוח במונחים של חום על ידי קישור בין יחידות שונות אלה לאורך זמן, באמצעות כפל או חלוקה. וואטס ל- BTU הוא דוגמה להמרה כזו.
נגזרות בסיסיות
כוח, כאמור, הוא תוצר של מסה ותאוצה:
F = ma
כאן, בתכנית ה- SI, לכוח יש יחידות של ניוטונים, המסה מתבטאת בקילוגרמים והתאוצה נמדדת במטר לשנייה בריבוע, או m / s2.
כאשר כוח פועל על עצם וגורם לו לנוע, תוצר הכוח המופעל והמרחק שהאובייקט נע הוא האנרגיה הנדרשת בכדי לבצע את העבודה. ניתן לבטא את יחידת ה- SI, הג'ואל, כדי לפשט כמה חישובים כמטר ניוטון.
לבסוף, תפוקת אנרגיה לזמן יחידה מניבה כוח. שוב דבק ביחידות SI, ג'ול מחולק בשניות מצמצם ליחידת SI אחרת, הוואט. לפיכך 1 וואט (W) הוא ג'ול אנרגיה אחד המוזרם במהלך שנייה אחת (1 J / s).
אנרגיה וכוח בעולם היומיומי
כשאתה נתקל בהתייחסות לכוח הסוס של, למשל, רכב, אתה רואה הצהרה רשמית על כוחו של מנוע המכונות ההוא. כוח סוס אחד (כ"ס) שווה ל- 745.7 וואט. מכיוון שכוח הסוס של כלי רכב מנועים הוא לרוב במאות, אתה יכול לראות שמטרות יומיום, וואט, ובהרחבה ג'ול, אינן כמות גדולה מאוד של אנרגיה או אנרגיה בהתאמה.
כדוגמא, ג'אול 1 הוא בערך כמות האנרגיה הנדרשת כדי להעלות אובייקט של 100 גרם (0.1 ק"ג), כמו תפוח, מטר אחד כלפי מעלה כנגד כוח הכובד הפועל בכיוון ההפוך של העבודה שבוצעה.
פלט BTU
ה- BTU, קיצור היחידה התרמית הבריטית, מוגדר ככמות החום (האנרגיה) הנדרשת כדי להעלות את הטמפרטורה של קילוגרם מים על ידי מעלות פרנהייט. זה מכניס סיבוך לרוב בעיות הפיזיקה, בהן נמדדת המסה בקילוגרמים (או כוחות שונים של עשרה קילוגרמים) ומעלות נמדדות בסלסיוס, המכונה גם צלזיוס. 1 BTU מסתדר ל- 1055.056 ג'ול, או באופן שווה, 1 BTU = 1055.056 וואט שניות.
תפוקת חום
לעיתים כדאי לחשב את פיזור החום מצריכת חשמל בסביבה ביתית או משרדית. חברות שירות מודדות את כמות האנרגיה שהמתקן משתמש בהן, לרוב בחודש, בקילוואט-שעות או בקוט"ש. בזיכרון שהכוח הוא אנרגיה לכל זמן ליחידה, יוצא כי האנרגיה היא כוח כפול הזמן. ספקי השירות משתמשים בקילוואט פעמים בשעות ולא ביחידת ה- SI של וואט פעמים בשניות, או ג'ול, כדי להפוך את המספרים לנוחים יותר לשימוש.
ההמרה הבסיסית ביותר בין מדידה הכוללת וואט, במיוחד קוט"ש, לבין BTU היא:
1 קוט"ש = 3,412 BTU
מכיוון שיחידות הוואט וה- BTU שונות זה מזה, עליכם להחליט את מסגרת הזמן עליהם יש לקשר את הכמויות הללו. לקבלת דוגמאות נוספות, עיין בדף RapidTables המקושר (תחת משאבים).