Siła vs. Moc

Koncepcje siła I moc wydają się przekazywać podobne znaczenia i często są dla siebie mylone. Ale w fizyce nie są wymienne. Siła jest podstawowym wynikiem interakcji między dwoma obiektami, podczas gdy moc jest wyrazem energii spożywanej w czasie (pracy), z której siła jest elementem. Siła i moc można zarówno opisać i mierzyć, ale siła jest faktycznym zjawiskiem fizycznym, a siła sama w sobie nie jest.

Wykres porównania

Podstawowy pomysł

Siła może wystąpić tylko wtedy, gdy obiekty oddziałują. Ilekroć obiekty wchodzą w interakcje, pchają się lub ciągną, czy to poprzez bezpośredni kontakt, czy kontakt AT-A-Distance. Przykłady bezpośrednich sił kontaktowych obejmują tarcie opon samochodowych na drodze lub odporność na powietrze w poruszającym samochodzie. Interakcja AT-A-Distance zachodzi poprzez siły takie jak grawitacja i magnetyzm. Siła jest fundamentalnym wyrazem wystąpień fizycznych, podobnie jak czas i odległość.

Moc jest definiowana jako ilość energii zużywanej na jednostkę czasu. Innym sposobem na to jest: tempo wykonywania „pracy”. Praca ma miejsce, gdy siła powoduje ruch obiektu. Na przykład osoba naciskająca na ścianę z cegły zużywa energię, ale nie jest wykonywana żadna praca i nie powstaje żadna moc, ponieważ ściana się nie porusza. Ale jeśli dana osoba popycha na stół i go poruszy, to jest praca. Moc wyraża, jak szybko ta praca jest wykonywana. Tak więc siła jest jednym elementem równania mocy, wraz z innymi podstawowymi elementami, takimi jak odległość i czas.

Formuły

Siła jest obliczana jako produkt masy i przyspieszenia grawitacyjnego i zwykle jest oznaczona jako

Gdzie F jest siłą, M jest masą i A to przyspieszenie grawitacyjne.

Jako szybkość zmiany pracy lub energii podsystemu, moc jest obliczana jako:

Gdzie P jest mocą, W jest pracą i T to czas.

Przykład

Siła jest nieodłączna od interakcji dowolnych obiektów. Kiedy baseballista uderza w piłkę, nietoperz wywiera siłę na piłkę (i odwrotnie). Planety orbitują słońce z powodu siły. Aby obliczyć siłę w newtonach baseballu, który waży 146 g, po prostu pomnożisz masę (w kilogramach, więc .146) przez przyspieszenie (grawitacja Ziemi wynosi 9.8 metrów na sekundę), co równa się 1.43 Newtons.

Jeśli dana osoba biegnie, a następnie podchodzi do tego samego lotu schodów, wykonana jest ta sama ilość pracy, ale podczas uruchomienia generowana jest więcej mocy, ponieważ wykonana jest ta sama ilość pracy w krótszym czasie.

Jednostki miary

W zastosowaniach naukowych siła jest mierzona w Newtons, aw systemie angielskim wyraża się w funtach. Jednostką siły SI jest Newton (n). Jeden Newton to siła wymagana do przyspieszenia masy jednego kilograma z prędkością jednego metra na sekundę lub kg · m · s -2. Jeden Newton jest równy 100 000 dynami.

Jednostka mocy SI to Watt (W). Jeden wat jest równy jednemu Joule na sekundę, gdzie Joule jest jednostką energii. Jest to standardowa jednostka pomiaru, ale moc można wyrażać za pomocą wszelkich energii w czasie. Innym powszechnym wyrazem mocy jest moc, gdzie 1 koni moc jest równa 746 watów.

Naukowcy imienni

Siły powodują przyspieszenie (zmiana prędkości). Standardowa jednostka siły została nazwana na cześć Izaaka Newtona w celu świętowania jego drugiego prawa, które stwierdza: „Przyspieszenie obiektu jest wprost proporcjonalne do złożonej siły…” 1 Newton to ilość przymusu wymagana do przyspieszenia masy 1 kilogram stawka 1 metra na sekundę.

James Watt był szkockim wynalazcą i inżynierem. Watt stworzył pomiar mocy, aby wyjaśnić ulepszenia mocy jego silnika parowego. Ze względu na jego wielki wkład w wydajność silników parowych, społeczność naukowa postanowiła go uhonorować, nazywając po nim jednostkę władzy. Watt został dodany do SI jako jednostka mocy w 1960 roku.