Моќ (физика)

Моќ (или моќност) — стапката на пренос, користење или претворање на енергијата. На пример, стапката по која една светилка ја претвора електричната енергија во светлина и топлина се изразува во вати—што повеќе вати, тоа повеќе моќ. Тоа подразбира поголема потрошувачка на електрична енергија по единица време.^[1]^[2]

Пренос на енергија се случува и кога се врши некоја работа, па затоа моќта е и стапката на извршување на работата. Моќта што ја дава еден електромотор е производ од моментот што го создава моторот и аголната брзина на неговата осовина. Моќта што го движи некое возило е производ од влечната сила на тркалата и брзината на возилото.

Единици

Димензијата на моќта е енергија по единица време. Во системот SI, единицата за моќ е ват (W), кој е еднаков на еден џул во секунда. Други единици за моќ се ерг во секунда (erg/s), коњска сила (КС, hp), килопондметар во секунда и природната единица Планкова моќ. Една коњска сила е еднаква на 75 килопондметри во секунда, или моќта потребна за да се подигнат 75 килограми на висина од еден метар за една секунда, и е еднаква на 735 вати. Други единици се dBm, релативна логаритамска мерка во однос на 1 миливат; калории на час (наречени килокалории на час) во исхраната; британски топлински единици на час (Btu/h); и разладни тони.

Просечна моќ

Како прост пример, еден килограм јаглен кога гори ослободува многу повеќе енергија отколку експлозија на килограм ТНТ,^[3]. Но бидејќи ТНТ ја ослободува енергијата многу побргу, велиме дека има поголема моќ од јагленот.

Ако ΔW е количеството на работа извршена за време од Δt, тогаш просечната моќ P_прос во текот на тој период се добива по формулата

P_{\mathrm {avg} }={\frac {\Delta W}{\Delta t}}\,.

Ова е просечната извршена работа или претворена енергија по единица време. Најчесто просечната моќ се нарекува едноставно „моќ“ кога намерата се подразбира од контекстот.

Така, мигновената моќ е граничната вредност на просечната моќ како што временскиот интервал Δt наближува нула.

P=\lim _{\Delta t\rightarrow 0}P_{\mathrm {avg} }=\lim _{\Delta t\rightarrow 0}{\frac {\Delta W}{\Delta t}}={\frac {dW}{dt}}\,.

Во случај на постојана моќ P, количеството на извршена работа за некој период T се добива вака:

W=PT\,.

Кога се претвора енергијата, вообичаено е да се користи симболот E наместо W.

Механичка моќ

Моќта во механичките системи претставува комбинавија од силите и движењето. In particular, моќта е производ од силата што дејствува врз некој предмет и брзината на предметот, или пак производ од моментот на осовината и неговата аголната брзина.

Механичката моќ може да се опише и како временски извод на работата. Во механиката, работата што ја врши сила F врз некој предмет што се движи по крива C is given се добива со криволинискиот интеграл:

W_{C}=\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {x} =\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} dt,

каде x ја определува патеката C, а v е брзината долж таа патека. Временскиот извод од равенката за работа ја дава мигновената моќ,

P(t)=\mathbf {F} \cdot \mathbf {v} .

Кај вртежните системи, моќта е производ од моментот τ и аголната брзина ω,

P(t)=\mathbf {\tau } \mathbf {\omega } ,\,

каде ω се изразува во радијани во секунда.

Кај системите со флуидна моќ како хидрауличните придвижувачи, моќта се добива со

P(t)=pQ,\!

каде p е притисокот во паскали или њутни на квадратен метар (N/m²), а Q е зафатнинскиот проток во м³/s.

Механичко искористување

Еден механички систем не трпи загуби ако влезната моќ е еднаква на излезната. Оттука ја добиваме простата формула за механичко искористување на системот.

Нека влезната моќ на направата е сила F_A што дејствува на точка што се движи со брзина v_A, а излезната моќ нека е сила F_B што дејствува на точка што се движи со брзина v_B. Ако системот не трипи загуби, тогаш

P=F_{A}v_{A}=F_{B}v_{B},\!

што дава механичко искористување го добиваме со

MA={\frac {F_{B}}{F_{A}}}={\frac {v_{A}}{v_{B}}}.

Сличен однос владее и кај вртежните системи, каде T_A и ω_B се моментот и аголната брзина на влезната моќ, а T_B и ω_B се моментот и аголната брзина на излезната. Ако системот не трипи загуби, тогаш

P=T_{A}\omega _{A}=T_{B}\omega _{B},\!

што дава механичко искористување

MA={\frac {T_{B}}{T_{A}}}={\frac {\omega _{A}}{\omega _{B}}}.

Електрична моќност

Мигновената електрична моќ P што влегува во еден елемент се претставува вака:

P(t)=I(t)\cdot V(t)\,

каде

P(t) е мигновената моќ, која се изразува во вати (џули во секунда)

V(t) е разлика во потенцијалот (пад на напонот) во елементот, кој се изразува во волти

I(t) е струјата што тече низ него, која се изразува во ампери

Ако елементот е отпорник со временеменлив сооднос на напонот и струјата, тогаш:

P=I^{2}\cdot R={\frac {V^{2}}{R}}\,

каде

R=V/I\,

е отпорот, кој се изразува во омови.

Моќност во оптиката

Во оптиката и радиометријата, поимот „моќ“ понекогаш се одесува на зрачниот тек, кој претставува просечна стапка на пренесувањето на енергијата по пат на електромагнетно зрачење, што се изразува во вати. Меѓутоа поимот „моќност“ може да се однесува и на способноста на една леќа да сосредоточува светлина. Оваа способност се изразува во диоптри (обратни метри) и е обратнопропорционална на фокусното растојание на оптичката направа.

Поврзано

Сила
Величински редови (моќ)
Јачина — моќ на зрачење по површина

Наводи

↑ Гл. 6 § 7 Power Halliday and Resnick, Fundamentals of Physics 1974.
↑ Гл. 13, § 3, стр. 13-2,3 The Feynman Lectures on Physics том I, 1963
↑ Јагленот согорува 15-30 мегаџули по килограм, додека ТНТ оддава само 4,7 мегаџули по килограм

[1] Гл. 6 § 7 Power Halliday and Resnick, Fundamentals of Physics 1974.

[2] Гл. 13, § 3, стр. 13-2,3 The Feynman Lectures on Physics том I, 1963

[3] Јагленот согорува 15-30 мегаџули по килограм, додека ТНТ оддава само 4,7 мегаџули по килограм

[1]

[2]

[3]