Macht in der Physik definieren

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

Rechenleistung

Die Gleichung für die Leistung lautet P = W / t

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

Im Kalkül ist die Kraft die Ableitung der Arbeit in Bezug auf die Zeit. Wenn schneller gearbeitet wird, ist die Leistung höher. Wenn langsamer gearbeitet wird, ist die Leistung geringer.

Da Arbeit Kraft mal Verschiebung ist (W = F * d) und Geschwindigkeit Zeitverschiebung ist (v = d / t), ist Leistung gleich Kraft mal Geschwindigkeit: P = F * v. Mehr Leistung ist zu sehen, wenn das System sowohl kraftvoll als auch schnell ist.

Einheiten der Macht

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

Leistung wird oft verwendet, um die Leistung einer Maschine zu beschreiben. Pferdestärke ist eine Maßeinheit für die Leistung im britischen Maßsystem. Es ist die Leistung, die erforderlich ist, um 550 Pfund pro Fuß in einer Sekunde zu heben, und sie beträgt ungefähr 746 Watt.

Das Watt wird oft in Bezug auf Glühbirnen gesehen. Bei dieser Nennleistung handelt es sich um die Geschwindigkeit, mit der die Glühlampe 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 die Menge an Arbeit, die produziert wird, als W = Pt finden. Wenn eine Glühbirne eine Leistung von 50 Watt hat, erzeugt sie 50 Joule pro Sekunde. In einer Stunde (3600 Sekunden) werden 180.000 Joule erzeugt.

Arbeit und Macht

Wenn Sie eine Meile laufen, verlagert Ihre Antriebskraft Ihren Körper, was gemessen wird, während die Arbeit erledigt ist. Wenn Sie die gleiche Meile laufen, erledigen Sie die gleiche Menge Arbeit, aber in kürzerer Zeit. Der Läufer hat eine höhere Leistung 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 der Schildkröte und dem Hasen hatte der Hase mehr Kraft und beschleunigte schneller, aber die Schildkröte leistete die gleiche Arbeit und legte die gleiche Strecke in viel längerer Zeit zurück. Die Schildkröte zeigte weniger Kraft.

Durchschnittliche Kraft

Wenn man über Macht spricht, bezieht man sich normalerweise auf die durchschnittliche Macht, P_durchschn. Es ist die in einem Zeitraum geleistete Arbeitsmenge (ΔW / Δt) oder die in einem Zeitraum übertragene Energiemenge (ΔE / Δt)..

Momentane Kraft

Was ist die Kraft zu einer bestimmten Zeit? Wenn sich die Zeiteinheit Null nähert, wird ein Kalkül benötigt, um eine Antwort abzuleiten, aber es wird durch Kraft mal Geschwindigkeit angenähert.