Isi
- TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
- Energi, Kekuatan, Kerja, dan Kekuatan
- Persamaan untuk Daya Mekanik
- Kekuatan dalam Gerakan Linier
- Contoh Perhitungan: Membawa Binatu
- Catatan Akhir tentang Kompleksitas
Kamu dapat menemukan kekuatan mekanik digunakan di mana-mana di dunia modern. Apakah Anda naik mobil hari ini? Ini menggunakan energi, baik dari bahan bakar atau baterai, untuk menggerakkan serangkaian komponen mekanis yang saling berhubungan - as roda, roda gigi, ikat pinggang, dan sebagainya - hingga, akhirnya, energi itu digunakan untuk memutar roda dan memajukan kendaraan.
Kekuasaan dalam fisika adalah ukuran dari menilai dimana kerja sedang dilakukan dari waktu ke waktu. Kata "mekanis" hanyalah deskriptif; ini memberitahu Anda bahwa daya dikaitkan dengan mesin dan pergerakan komponen yang berbeda seperti drivetrain mobil atau roda penggerak jam.
Rumus kekuatan mekanik menggunakan hukum dasar fisika yang sama yang digunakan untuk bentuk kekuatan lainnya.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Kekuasaan P didefinisikan sebagai kerja W lebih waktu t sesuai dengan rumus berikut. Catatan tentang unit: daya harus dalam watt (W), bekerja di joule (J) dan waktu dalam detik (s) - selalu periksa ulang sebelum memasukkan nilai-nilai Anda.
P = W / t
Tenaga mekanik mengikuti hukum yang sama yang mengatur jenis kekuatan lain seperti bahan kimia atau panas. Kekuatan mekanik hanyalah kekuatan yang terkait dengan komponen yang bergerak dari sistem mekanis, misalnya roda gigi, roda, dan katrol di dalam jam antik.
Energi, Kekuatan, Kerja, dan Kekuatan
Untuk memahami ekspresi daya mekanis, sebaiknya dijelaskan empat istilah yang saling terkait: energi, memaksa, kerja dan kekuasaan.
Persamaan untuk Daya Mekanik
Karena hubungan antara energi dan kerja, ada dua cara umum untuk mengekspresikan kekuatan secara matematis. Yang pertama adalah dari segi kerja W dan waktu t:
P = W/t
Kekuatan dalam Gerakan Linier
Jika Anda berurusan dengan gerakan linier, Anda dapat mengasumsikan bahwa gaya apa pun yang diterapkan baik menggerakkan objek ke depan atau ke belakang di sepanjang jalur lurus sejalan dengan aksi gaya - pikirkan kereta di trek. Karena komponen directional pada dasarnya mengurus dirinya sendiri, Anda juga dapat mengekspresikan kekuatan dalam hal menggunakan rumus sederhana memaksa, jarak, dan kecepatan.
Dalam situasi ini, kerja W dapat didefinisikan sebagai memaksa F × jarak d. Hubungkan itu ke persamaan dasar di atas dan Anda mendapatkan:
P = F ×d / t
Perhatikan sesuatu yang familier? Dengan gerak linier, jarak dibagi dengan waktu adalah definisi untuk kecepatan (v), jadi kami juga dapat mengekspresikan kekuatan sebagai:
P = F(d/t) = F × v
Contoh Perhitungan: Membawa Binatu
OK, itu banyak matematika abstrak, tapi mari kita mulai bekerja sekarang untuk menyelesaikan masalah sampel:
Orang tua Anda meminta Anda untuk membawa binatu bersih berukuran 10 kilogram di lantai atas. Jika biasanya Anda membutuhkan waktu 30 detik untuk menaiki tangga, dan tangga setinggi 3 meter, perkirakan berapa besar daya yang akan Anda keluarkan untuk membawa pakaian dari bawah tangga ke atas.
Berdasarkan prompt, kami tahu waktu itu t akan menjadi 30 detik, tetapi kami tidak memiliki nilai untuk bekerja W. Namun, kami dapat menyederhanakan skenario demi estimasi. Daripada khawatir tentang memindahkan cucian ke atas dan ke depan pada setiap langkah individu, mari kita asumsikan Anda hanya menaikkannya dalam garis lurus dari ketinggian awal. Sekarang kita bisa menggunakan P = F × d / t ekspresi kekuatan mekanik, tetapi kita masih perlu mencari tahu kekuatan yang terlibat.
Untuk membawa cucian, Anda harus menangkal gaya gravitasi di atasnya. Karena gaya gravitasi adalah F = mg ke arah bawah, Anda harus menerapkan kekuatan yang sama ini ke arah atas. Catat itu g adalah percepatan karena gravitasi yang ada di Bumi adalah 9,8 m / s2. Dengan mengingat hal ini, kita dapat membuat versi formula daya standar yang diperluas:
P = (m × g) (d / t)
Dan kita bisa pasang nilai untuk massa, akselerasi, jarak, dan waktu:
P = (10 kg × 9,8 m / s2) (3 m / 30 dtk)
P = 9,08 watt
Jadi, Anda harus mengeluarkan sekitar 9,08 watt untuk membawa binatu.
Catatan Akhir tentang Kompleksitas
Diskusi kami terbatas pada skenario yang cukup sederhana dan matematika yang relatif sederhana. Dalam fisika maju, bentuk canggih dari persamaan daya mekanik mungkin memerlukan penggunaan kalkulus dan lebih lama, rumus yang lebih rumit yang memperhitungkan banyak gaya, gerakan lengkung dan faktor rumit lainnya.
Jika Anda membutuhkan lebih banyak informasi mendalam, database HyperPhysics yang diselenggarakan oleh Georgia State University adalah sumber yang bagus.