18新利最新登入力,功率,扭矩和能量的工作吗gydF4y2Ba

一般来说,gydF4y2Ba质量gydF4y2Ba被定义为gydF4y2Ba的物体或身体所含物质的多少18新利最新登入gydF4y2Ba——的总数亚原子粒子(电子、质子和中子)的对象。如果你把你的质量乘以地球的拉力gydF4y2Ba重力gydF4y2Ba,你会得到你的体重。所以,如果你的体重波动,因为吃或gydF4y2Ba锻炼gydF4y2Ba,它是实际的数量gydF4y2Ba原子gydF4y2Ba这种情况正在改变。gydF4y2Ba

重要的是要理解,质量是独立的在空间的位置。你的身体在月球上的质量是一样的质量在地球上,由于原子的数量是一样的。地球的引力,另一方面,减少移动远离地球。因此,你可以减肥通过改变你的高度,但是质量是一样的。你也可以减肥,在月球上生活,但是,你的质量是一样的。gydF4y2Ba

质量是重要的计算速度加速,当我们对他们施加一个力。18新利最新登入是什么决定了一辆汽车可以加速多快18新利最新登入?你可能知道你的车加速慢,如果有五个成年人比只有一个。我们将探讨之间的关系质量,力和加速度详细我们讨论后的力量。gydF4y2Ba

一种类型的gydF4y2Ba力gydF4y2Ba每个人都熟悉的重量。这是地球的力施加在你身上。关于这个力:有两个有趣的事情gydF4y2Ba

当你踩gydF4y2Ba体重秤gydF4y2Ba,你施加一个力。强迫你适用于规模压缩弹簧,这针。当你把一个棒球,球施加一个力,使它加速。一个gydF4y2Ba飞机引擎gydF4y2Ba创建一个力,推动飞机在空中。一辆车的gydF4y2Ba轮胎gydF4y2Ba地面施加一个力,推动汽车前进。gydF4y2Ba

力的原因gydF4y2Ba加速度gydF4y2Ba。如果你施加一个力玩具车(例如,通过把它与你的手),它将开始移动。这可能听起来简单,但这是一个非常重要的事实。汽车的运动是由gydF4y2Ba艾萨克·牛顿第二定律gydF4y2Ba,形成了经典力学的基础。牛顿第二定律的gydF4y2Ba加速度(a)对象的力成正比(F),和物体的质量成反比(m)gydF4y2Ba。即适用于一个物体的力就越大,加速度率越大;和大众的对象越多,越低的速度加速度。牛顿第二定律通常是总结了方程的形式:gydF4y2Ba

= F / m或F = magydF4y2Ba

纪念牛顿的成就,SI系统力的标准单位被命名为gydF4y2Ba牛顿gydF4y2Ba。一个牛顿(N)的力量足以加速1千克(公斤)的大规模1米每秒的平方的速度(米/秒gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)。事实上,这确实是力和质量是如何定义的。18新利最新登入一个gydF4y2Ba公斤gydF4y2Ba的重量在1 N的力将加速1 m / s的速度gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。英文单位gydF4y2Ba鼻涕虫gydF4y2Ba的质量是1磅力将加速在1英尺/秒gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和一个gydF4y2Ba英镑gydF4y2Ba质量是质量的数量1磅的力将加速在32英尺/秒gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

地球施加足够的力量加快对象9.8 m / s的速度下降gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba或32英尺/ sgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。通常被称为这个重力gydF4y2BaggydF4y2Ba在方程。如果你掉了什么东西悬崖,每秒钟它下跌将加快9.8 m / s。所以,如果爱上了五秒,它将达到49米/秒的速度。这是一个非常快的速度加速度。如果一辆车加速快,它将达到每小时60英里(97公里)在不到三秒钟的时间!gydF4y2Ba

通常,当我们谈到力,有超过一个的力量,这些力量是应用于不同的方向。让我们看一个图的一辆车。车静坐时,重力施加的向下的力车(这个力行为无处不在车上,但为简单起见,我们可以画出汽车的质心)的力量。但是地面产生一个大小相等,方向相反的向上的力轮胎,所以汽车不动。gydF4y2Ba

当汽车开始加速,一些新的力量发挥作用。后轮施加一个力与地面水平方向;这使得汽车开始加速。当车正慢慢地,几乎所有的力量进入加速汽车。汽车抗拒这加速度gydF4y2Ba力gydF4y2Ba这等于它的gydF4y2Ba质量gydF4y2Ba乘以其gydF4y2Ba加速度gydF4y2Ba。力开始大,因为汽车迅速加速。当它开始移动,空气施加一个力对汽车,增大汽车增长速度。这个气动阻力方向相反的方向力的轮胎,这是推动汽车,所以它减去从力,力可用于加速度。gydF4y2Ba

最终,汽车将达到它的最高速度,它不能再加快点。在这一点上,等于空气动力阻力的驱动力,和没有力量加快汽车。gydF4y2Ba

转矩gydF4y2Ba是一个gydF4y2Ba力倾向于旋转或东西gydF4y2Ba。你任何时间产生一个力矩使用扳手施加一个力。收紧螺母在你的车轮是一个很好的例子。当你使用一个扳手,你处理施加一个力。这个力创建一个车轮螺母扭矩,往往把车轮螺母。gydF4y2Ba

英文单位pound-inches或磅英尺的扭矩;如果单位是牛顿米。注意,转矩单位包含一个距离,一个力。计算转矩,你力乘以距离中心。在螺母的情况下,如果扳手一英尺长,和你把200磅的力量,产生200磅英尺的扭矩。如果你使用一个本意扳手,你只需要把100磅的力生成相同的扭矩。gydF4y2Ba

一个gydF4y2Ba汽车发动机gydF4y2Ba创建旋转曲轴扭矩和使用它。这种转矩是完全相同的方式创建:一个力作用于一段距离。gydF4y2Ba

18新利最新登入如何生成扭矩在一缸四冲程发动机gydF4y2Ba

气体的燃烧对活塞缸产生压力。创建一个力活塞的压力,这将下来。力传播从活塞连杆和曲轴连杆。如果在连杆连接到曲轴的中心轴的距离。水平距离的变化随着曲轴旋转,扭矩也改变,gydF4y2Ba转矩gydF4y2Ba=gydF4y2Ba力gydF4y2Ba乘以gydF4y2Ba距离gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

您可能想知道为什么只有水平距离是重要的在确定这台发动机的扭矩。当活塞顶部的中风,连杆点直接在曲轴的中心。没有转矩产生在这个位置,因为只有作用于杠杆的力的方向垂直于杆产生扭矩。gydF4y2Ba

如果你曾经试图放松对你的车很紧螺母,你知道一个很好的方式让很多的扭矩扳手的位置,以便它是水平的,然后站在结束的扳手,这样你申请的所有你的体重在一个距离等于扳手的长度。如果你位置的扳手处理垂直向上,然后站在顶端的处理(假设你可以保持平衡),你将没有机会放松车轮螺母。你不妨直接站在车轮螺母。gydF4y2Ba

让我们来比较一下两种不同所产生的最大扭矩和功率的引擎。一个引擎是一个gydF4y2Ba涡轮增压gydF4y2Ba卡特彼勒技术的柴油卡车发动机。这台发动机重约2000磅,排水量为732立方英寸(12升)。其他引擎是一个高度修改福特野马眼镜蛇引擎,排水量为280立方英寸(4.6升);它有一个额外的增压器,重约400磅。他们都产生最多约430gydF4y2Ba马力gydF4y2Ba(hp),但只有其中一个引擎适用于重型卡车。原因部分在于功率/扭矩曲线。gydF4y2Ba

卡特彼勒发动机产生1650磅英尺的扭矩在1200 rpm, 377马力。在5600 rpm,野马引擎也使377马力,但这只会让354磅英尺的扭矩。如果你读过这篇文章gydF4y2Ba齿轮比率gydF4y2Ba,你可能会想到一种帮助野马引擎产生相同的1650磅英尺的扭矩。如果你把一个齿轮减速野马发动机,4.66:1的输出速度(5600/4.66 rpm) 1200 rpm,并将(4.66 * 354磅英尺)的扭矩1650磅英尺——一模一样的大毛虫引擎。gydF4y2Ba

现在你可能想知道,为什么不大卡车使用小型天然气发动机而不是大gydF4y2Ba柴油发动机gydF4y2Ba吗?在上面的场景中,最大的卡特彼勒发动机是惰化在1200 rpm,缓慢,产生377马力。与此同时,小型汽油发动机在5600 rpm尖叫。小型汽油发动机不会持续很长时间,速度和功率输出。大卡车发动机设计的最后几年里,和驾驶它持续每年数十万英里。gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba工作gydF4y2Ba我们这里讨论的是物理意义上的工作。不在家工作,家务,或者你的工作或任何其他类型的工作。这是老式的机械功。gydF4y2Ba

工作是简单的gydF4y2Ba在距离施力gydF4y2Ba一抓,远处只有数如果你应用力的方向。从地上举起重量,并把它在架子上的工作是一个很好的例子。力等于物体的重量和距离等于货架的高度。如果重量在另一个房间,你不得不把它捡起来,穿过这个房间之前,你把它放在书架上,你没有做任何更多的工作比如果重量直接坐在地上在架子上。它可能觉得你做更多的工作,但是当你走路时的体重水平移动,而重量的力是垂直的。gydF4y2Ba

你的车也工作。当它移动时,它必须施加一个力来应对摩擦和空气动力阻力的力量。如果开车上山,做同样的工作,你当起重量。当开车下山,然而,它回来工作。18新利最新登入希尔帮助汽车降低。gydF4y2Ba

工作是使用能源。当你工作时,你使用的能量。但有时你所使用的能源可以恢复。汽车驱动上山时,工作去帮助它回到地面。工作和能源是密切相关的。工作的单位是一样的能量的单位,我们将在稍后讨论。gydF4y2Ba

权力是如何迅速的测量工作可以做。18新利最新登入使用杠杆,您可以生成200英尺-磅的扭矩。但是你能每分钟旋转杆3000次吗?这正是你的汽车引擎。gydF4y2Ba

权力是SI单位gydF4y2Ba瓦特gydF4y2Ba。瓦特分解成其他单位,我们已经讨论过。一瓦特= 1牛顿米每秒(Nm / s)。你可以在牛·米乘以数量的转矩转速为了找到瓦的功率。看权力的另一种方法是作为一个单元的速度(米/秒)结合的力(N)。如果你是推的力1 N,它1 m / s的速度,你的输出功率会1瓦特。gydF4y2Ba

一个有趣的方法来找出多少是看多快可以输出的功率可以运行一段楼梯。18新利最新登入gydF4y2Ba

例如,如果你15秒才运行了10米,然后你的速度为0.66米/秒(只有你的速度在垂直方向很重要)。现在你需要算出多大的力施加在这10米,因为你唯一拖上楼18新利最新登入去自己,这个力等于你的体重。功率输出的数量,你的体重乘以你的速度。gydF4y2Ba

电源(W) =(楼梯的高度(m) /时间爬(s)) *重量(N)gydF4y2Ba

权力(hp) =((楼梯的高度(英尺)/时间爬(s)) *重量(磅)]/ 550gydF4y2Ba

能源gydF4y2Ba是我们术语传奇的最后一章。我们需要到目前为止我们学过的都解释能量。gydF4y2Ba

如果权力就像举重运动员的力量,能量是像他的耐力。能源是一个gydF4y2Ba多长时间我们可以维持的18新利最新登入输出功率gydF4y2Ba或者我们可18新利最新登入以做多少功。权力是我们工作的速度。一个常见的能源单位是千瓦小时(kWh)。您了解了在上一节,千瓦是一个单位的权力。如果我们使用一个千瓦的电力,千瓦时的能量将会持续一个小时。如果我们用10千瓦的电力,我们将使用千瓦时在短短六分钟。gydF4y2Ba

有两种类型的能源:gydF4y2Ba潜在的gydF4y2Ba和gydF4y2Ba动能gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

势能gydF4y2Ba

势能gydF4y2Ba是gydF4y2Ba等待着被转化成电能gydF4y2Ba。gydF4y2Ba汽油gydF4y2Ba在一个燃料箱,食物在胃中,压缩弹簧,重量从树上挂都是势能的例子。gydF4y2Ba

人类的身体是一种能量转换装置。它将食物转换成电力,可以用来做的工作。汽车引擎将汽油转化为动力,还可以用来做的工作。一个gydF4y2Ba摆钟gydF4y2Ba是一种设备,它使用的能量储存在挂工作权重。gydF4y2Ba

当你把一个对象高,收益势能。你把它越高,更重的是,获得更多的能量。例如,如果你把一个保龄球1英寸,然后把它的屋顶上你的车,它不会造成太多的伤害(请不要尝试这个)。但是如果你举起球并把它放在你的车100英尺,这将使一个巨大的屋顶上凹痕。相同的球从一个更大的高度有更多的能量。通过增加一个对象的高度,增加其势能。gydF4y2Ba

让我们回到我们的实验中,我们跑上楼梯,发现我们使用多大的权力。18新利最新登入还有另一种方式看我们如何计算我们的力量:我们计算势能多少我们的身18新利最新登入体获得当我们长大到一定高度。这种能量是我们做的工作跑上楼梯(力*距离,或我们的重量*楼梯的高度)。然后我们计算用了多长时间来做这项工作,18新利最新登入这就是我们发现的力量。记住,力量是我们工作的速度。gydF4y2Ba

公式计算势能(PE)你得到当你增加你的身高是:gydF4y2Ba

PE =力*距离gydF4y2Ba

在这种情况下,力等于你的体重,这是你的质量(m) *重力加速度(g),和距离等于身高(h)的变化。因此,公式可以写:gydF4y2Ba

PE = mghgydF4y2Ba

动能是gydF4y2Ba运动的能量gydF4y2Ba。移动的对象,例如gydF4y2Ba过山车gydF4y2Ba动能(客)。如果一辆车撞向一堵墙在5英里每小时,它不应该做太多损坏的汽车。但如果以每小时40英里的速度撞到墙,汽车很可能总计。gydF4y2Ba

动能与势能。物体越重,它移动的速度越快,越动能。柯的公式是:gydF4y2Ba

克= 1/2 * m * vgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba米gydF4y2Ba是质量和gydF4y2BavgydF4y2Ba是速度。gydF4y2Ba

动能的一件有趣的事情是它增加速度的平方。这意味着,如果一辆车的两倍,四倍的能量。您可能已经注意到,你的车加速更快从0英里每小时20英里每小时,而不是从40英里每小时60英里。让我们来比较一下需要多少动能18新利最新登入在每个速度。乍一看,你可能会说,在每种情况下,汽车增加了20英里每小时的速度,所以每个增加所需的能量必须相同。但事实并非如此。gydF4y2Ba

我们可以计算所需的动能从0英里每小时20英里每小时通过计算KE 20英里,然后减去KE 0英里数。在这种情况下,它将1/2 * m * 20gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba- 1/2 * m * 0gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。因为等式的第二部分是0,KE = 1/2 * m * 20gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,或200米。汽车从40英里每小时60英里,KE = 1/2 * m * 60gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba- 1/2 * m * 40gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba;所以KE = 1800米- 800米,或1000。比较两个结果,我们可以看到,需要客1000从40英里每小时60英里每小时,而只需要200 m从0英里每小时20英里。gydF4y2Ba

有很多其他因素参与确定汽车的加速度,比如空气动力阻力也增加速度的平方。齿轮比率确定发动机的功率可以在一个特定的速度18新利最新登入,和牵引力有时是一个限制因素。这是很多更复杂的不仅仅是做一个动能计算,但计算有助于解释加速时间的差异。gydF4y2Ba

现在我们知道势能和动能,我们可以做一些有趣的计算。让我们找出撑竿跳能跳多高,如果他有18新利最新登入完美的技术。首先我们要找出他的客,然后我们计算他能多高库如果他用所有的客来增加他的身高(因此他的PE),不浪费。18新利最新登入如果他将他所有的可转换为PE,然后我们可以解决方程通过设置相等:gydF4y2Ba

1/2 * m * vgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba= m * g * hgydF4y2Ba

因为质量是两岸的方程,我们可以消除这一项。这是有意义的,因为柯和PE增加与提高质量,如果跑步者更重,他的体育和柯都增加。所以我们会消除质量术语和重新排列事情解决h:gydF4y2Ba

1/2 * vgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ g = hgydF4y2Ba

假设我们的撑杆跳世界上任何人都跑得一样快。现在,跑100米的世界纪录是不到10秒。出10 m / s的速度。我们也知道重力加速度是9.8 m / sgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。现在我们可以解出高度:gydF4y2Ba

1/2 * 10gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ 9.8 = 5.1米gydF4y2Ba

5.1米是撑杆跳的高度可以提高他的重心,如果他把他所有的可转化为体育。但他的重心并不在地上;他身体的中间,离地面1米左右。所以最好的高度撑竿跳可以实现实际上是约6.1米,或20英尺。他可以获得更高度通过使用特殊的技术,如推动从杆的顶部,或得到一个很好的跳起飞前。gydF4y2Ba

撑杆跳的能量变化使拱顶。当他开始,他的潜力和动能为零。他开始运行,增加他的动能。然后,当他植物杆并开始拱顶,交易他的动能势能。钢管弯曲,它可以吸收大量的动能,就像压缩弹簧。然后他使用势能存储在极提高他的身体在酒吧。库的顶部,他已经把他的大部分动能转化为势能。gydF4y2Ba

我们的计算比较很好与当前的世界纪录6.15米,谢尔盖•布勃卡曾于1993年。gydF4y2Ba

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