Wie man Leistung in PS oder Watt berechnet, was diese Begriffe bedeuten und warum diese Begriffe wichtig sind.
Schritt
Schritt 1. Überprüfen Sie die Grundlagen
Das Wort Leistung ist definiert als das Zeitintervall für die Arbeit. Inzwischen ist Arbeit ein alter Begriff, um zu messen, wie effektiv eine aufgebrachte Kraft ist, um ein träges Objekt zu bewegen oder einem Hindernis oder einem anderen Hindernis zu begegnen und eine Strecke zurückzulegen.
- Der Punkt hier ist, dass eine Kraft eine Strecke zurücklegen muss, um "Arbeit" zu verrichten. Wenn beispielsweise ein Propeller mit einer Kraft von 300 N ein Schiff 80 m im Wasser bewegt, dann ist die verrichtete Arbeit KRAFT x DISTANZ = 300 x 80 = 24.000 "Nm/Joule" --- also kann man sagen, dass der Propeller der Propeller hat 24.000 Joule Arbeit geleistet.
- Berücksichtigen Sie die Zeit, die es braucht, um das Schiff um diese Entfernung zu bewegen. Angenommen, das Schiff fährt diese Strecke mit einer Geschwindigkeit von 20 m pro Sekunde (m/s). Um eine Strecke von 80 m zurückzulegen, benötigt das Schiff 80/20 = 4 Sekunden. Der Schiffspropeller leistet also 24.000 Joule Arbeit in 4 Sekunden, so dass die Leistung mit einer Geschwindigkeit von 24.000/4 = 6.000 Joule pro Sekunde (J/s) aufgebracht wird.
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Verstehen Sie den historischen Hintergrund des Timings. Damals, bevor Benzinmotoren und Dampfkraft zum Antrieb der ersten Züge und Schiffe verwendet wurden (das erste Schiff, das einen Propeller verwendete, war die HMS Britain, deren erste Reise 1846 stattfand und einen Propeller mit 6 Flügeln verwendete, der wie eine Windmühle aussieht) leisten die Pferde einen sehr anstrengenden und abwechslungsreichen Job. Einzigartig messen Menschen, wie viel Anstrengung ein Pferd leisten kann und berechnen die Zeit. Nach der Suche nach dem Durchschnitt mehrerer Versuche entschieden sie sich für 746 J/s als Standardarbeitsleistung eines gesunden Pferdes. Später wurde dieser Standard als "PS" bekannt. 746 Joule pro Sekunde in eine PS (PS). Dies gilt auch heute noch.
746 x 60 = 44.760 Joule pro Minute, das entspricht: einem PS
- Eine weitere universelle Leistungseinheit, die heute allgemein auf elektronische und elektrische Geräte beschränkt ist und auf dem metrischen System MKS (Meter-Kilogramm-Sekunde/Sekunde) basiert, ist das "Watt". Wenn ein Newton Kraft einen Meter zurücklegt, ist ein Joule Arbeit verrichtet; braucht die Kraft eine Sekunde, um ein Joule dieser Arbeit zu leisten, dann beträgt die Leistungsaufnahme ein Watt. Ein Watt ist also ein Joule pro Sekunde.
Schritt 2. Betrachten Sie die bedürftige Branche zu diesem Zeitpunkt
In den meisten Fällen arbeiten wir in der Industrie mit rotierenden Maschinen und nicht mit Maschinen mit einer geraden Bewegung wie ein Pferd, das mit einer Egge auf 160.000 m² Land pflügt. Wir sollten also in der Lage sein, die Ausgangsleistung von Dingen wie Elektromotoren, Dampfmaschinen, Turbinen, Dieselmotoren usw. zu bestimmen und so das Thema Drehmoment kennen zu lernen.
- Das Drehmoment ist ein Maß für die Tendenz, die Richtung zu ändern oder etwas zu drehen oder einem Objekt eine Drehbewegung auf einigen Achsen zu verleihen. Wenn Sie den Griff eines fünf Meter langen Hebels mit einer Kraft von 20 Newton drücken, üben Sie ein Drehmoment von 5 x 20 = Newtonmeter aus.
- Hier liegt nun die Schwierigkeit und kann zu Verwirrung führen. Um die lineare Arbeit auf einer Geraden zu berechnen, multiplizieren Sie die Kraft mit der Verschiebung. Auch hier multiplizieren Sie die Kraft in denselben Einheiten wie die Verschiebung, aber in diesem Fall ist die Verschiebung der "Hebelarm" und obwohl Sie Drehmoment erzeugen, gibt es keine Bewegung und somit keine Arbeit, es sei denn, es dreht sich etwas.
- Arbeit und Drehmoment, obwohl sie scheinbar in derselben Einheit gemessen werden, sind tatsächlich sehr unterschiedlich. Es wird keine Arbeit verrichtet, bevor das Drehmoment die tatsächliche Drehung erzeugt, und daher wird keine Leistung verwendet.
- Die Arbeit wird in Joule (J) gemessen, während das Drehmoment in Newton.meter (Nm) gemessen wird, um zwischen den beiden zu unterscheiden.
Schritt 3. Messen Sie die Arbeit, wenn es eine Bewegung oder Rotations-"Verschiebung" gibt
Angenommen, ein Hebel ist an seinem Drehpunkt fest verriegelt, der in einer Achse endet, und Ihre Hand legt mit 20 N Kraft wie zuvor eine Strecke von zwei Metern entlang des Kreises zurück, der durch den 5-Meter-Hebel dargestellt wird, dann wird die Arbeit wie in verrichtet im Fall einer geraden Linie oben gleich Kraft mal Weg oder 20 x 2 = 40 Newtonmeter. Angenommen, Sie multiplizieren und dividieren diese Zahl gleichzeitig mit dem 5 Meter langen Hebel oder "Hebelarm". Dies ändert natürlich nichts am Ergebnis, also können Sie schreiben:
- Arbeit = 5 x 20 x 2/5 und das Ergebnis sind 40 Joule wie zuvor, aber liegt 5 x 20 darüber? Du hast gerade gesehen, dass es ein Drehmoment ist.
- Was ist "2/5"? Die lineare Verschiebung von 2 Metern geteilt durch den Hebelarm gibt an, wie weit Sie die Achse in Winkeleinheiten, dem Bogenmaß, gedreht haben. Ein Radiant, das in der Physik und im Maschinenbau allgemein verwendet wird, ist definiert als der Winkel zwischen zwei Radien eines Kreises, so dass die Punkte auf dem Umfang eines Kreises, an denen sich die beiden Radien schneiden, durch die Länge der Radien des Kreises getrennt sind. Diese Berechnung liegt sehr nahe bei 57 Grad oder ist auch der Winkel, der im Mittelpunkt des Kreises durch einen Bogen gebildet wird, der gleich dem Radius des Kreises am Umfang des Kreises ist.
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Sie können also sagen, dass die Arbeit, die von einem Drehmoment geleistet wird, das eine Drehverschiebung (Theta) im Bogenmaß erzeugt, gleich dem Drehmoment (L) ist.
- mal der Drehweg oder
- Arbeit = L X Theta in Joule
Schritt 4. Beachten Sie, dass Sie viel mehr an der PS-Zahl bei der Rotation von Motor und Motor interessiert sind, d. h. dem Zeitintervall für die Rotationsarbeit:
- Rotationsleistung = Drehmoment X Winkelverschiebung (Radiant)/Zeit (Sekunden)
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In der Physik wird die Winkelgeschwindigkeit in Radiant pro Sekunde angegeben, aber jeder Motor oder Flugzeug- oder Schiffsmotor, den Sie sehen, wird immer in U/min (Umdrehungen pro Minute) gemessen, also müssen wir das ändern.
- Eine Umdrehung pro Minute (U/min) = 60 Umdrehungen/Sekunde = 60 U/s, aber eine Umdrehung pro Sekunde = 2 X Pi Radiant pro Sekunde
- Die Leistung in Joule pro Sekunde einer rotierenden Apparatur, die ein Drehmoment L erzeugt und sich mit einer Geschwindigkeit S U/min dreht, ist also
- Leistung = S/60 X (2 pi) X L in J/s und wie zuvor geschrieben, um sie in PS umzurechnen, müssen Sie durch 746 oder. dividieren
- Motorleistung = (2 pi)/44,760 X L X S wobei L das in Newtonmetern gemessene Drehmoment (normalerweise mit einer Prony-Bremse) und S die Drehzahl in U/min ist, die mit einem Zähler, Stroboskop, Laser usw. gemessen werden kann. Auf diese Weise lassen sich die Leistungskurven von Pkw- und Motorradmotoren in Form eines Drehmoment-U/min-Graphen darstellen. und Leistung (PS) über der Motordrehzahl in U/min. und Kfz-Techniker können anhand dieser Diagramme die optimale Leistung erkennen.
