Wissenschaft

Macht in der Physik definieren

Macht ist die Geschwindigkeit , mit der Arbeit fertig ist oder Energie  wird in einer Zeiteinheit übertragen. Die Leistung wird erhöht, wenn die Arbeit schneller erledigt wird oder die Energie in kürzerer Zeit übertragen wird.

 

Rechenleistung

Die Leistungsgleichung lautet P=W / t

  • P steht für Leistung (in Watt)
  • W steht für den Arbeitsaufwand (in Joule) oder den Energieverbrauch (in Joule).
  • t steht für die Zeitdauer (in Sekunden)

In der Berechnung ist Macht die Ableitung der Arbeit in Bezug auf die Zeit. Wenn die Arbeit schneller erledigt wird, ist die Leistung höher. Wenn die Arbeit langsamer ausgeführt wird, ist die Leistung geringer.

Da Arbeit Kraft mal Verschiebung ist (W=F * d) und Geschwindigkeit Verschiebung über Zeit ist (v=d / t), ist Leistung gleich Kraft mal Geschwindigkeit: P=F * v. Mehr Leistung wird erzielt, wenn das System sowohl stark als auch schnell ist.

 

Einheiten der Kraft

Die Leistung wird in Energie (Joule) geteilt durch die Zeit gemessen. Die SI-Leistungseinheit ist das Watt (W) oder Joule pro Sekunde (J / s). Leistung ist eine skalare Größe, sie hat keine Richtung.

Pferdestärken werden häufig verwendet, um die von einer Maschine gelieferte Leistung zu beschreiben. Pferdestärke ist eine Leistungseinheit im britischen Messsystem. Es ist die Leistung, die erforderlich ist, um 550 Pfund in einer Sekunde um einen Fuß zu heben, und beträgt etwa 746 Watt.

Das Watt wird oft in Bezug auf Glühbirnen gesehen. Bei dieser Nennleistung ist dies die Rate, mit der die Glühbirne elektrische Energie in Licht und Wärme umwandelt. Eine Glühbirne mit einer höheren Leistung verbraucht mehr Strom pro Zeiteinheit.

Wenn Sie die Leistung eines Systems kennen, können Sie den Arbeitsaufwand als W=Pt ermitteln. Wenn eine Glühbirne eine Nennleistung von 50 Watt hat, erzeugt sie 50 Joule pro Sekunde. In einer Stunde (3600 Sekunden) werden 180.000 Joule produziert.

 

Arbeit und Kraft

Wenn Sie eine Meile laufen, verdrängt Ihre Antriebskraft Ihren Körper, was gemessen wird, wenn die Arbeit erledigt ist. Wenn Sie dieselbe Meile laufen, erledigen Sie dieselbe Menge an Arbeit, jedoch in kürzerer Zeit. Der Läufer hat eine höhere Nennleistung als der Läufer und leistet mehr Watt. Ein Auto mit 80 PS kann schneller beschleunigen als ein Auto mit 40 PS. Am Ende fahren beide Autos 60 Meilen pro Stunde, aber der 80-PS-Motor kann diese Geschwindigkeit schneller erreichen.

Im Rennen zwischen Schildkröte und Hase hatte der Hase mehr Kraft und beschleunigte schneller, aber die Schildkröte erledigte die gleiche Arbeit und legte die gleiche Strecke in viel längerer Zeit zurück. Die Schildkröte zeigte weniger Kraft.

 

Durchschnittliche Kraft

Wenn es um Macht geht, beziehen sich die Leute normalerweise auf die durchschnittliche Macht, P avg . Dies ist der Arbeitsaufwand in einem bestimmten Zeitraum (ΔW / Δt) oder der in einem bestimmten Zeitraum übertragene Energiemenge (ΔE / Δt).

 

Sofortige Stromversorgung

Was ist die Kraft zu einem bestimmten Zeitpunkt? Wenn sich die Zeiteinheit Null nähert, wird ein Kalkül benötigt, um eine Antwort abzuleiten, der jedoch durch Kraft mal Geschwindigkeit angenähert wird.

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