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Comment calculer la puissance ou les watts, ce qu'ils caractérisent et pourquoi ils sont importants.

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1. 1 Les bases. Le mot "puissance" est défini comme un travail effectué dans un temps spécifié. Le travail, quant à lui, est un terme historique qui caractérise l'efficacité d'une force appliquée (pour déplacer le corps ou surmonter d'autres obstacles ou résistances) sur une certaine distance.
   • L'important ici est que pour "travailler", la force doit agir à une certaine distance. Par exemple, si l'hélice déplace le bateau dans l'eau avec une force de 300 N à une distance de 80 m, alors le travail est égal à la force x distance = 300 X 80 = 24000 J (N * m), qui soit, on peut dire que l'hélice a fait 24000 J de travail.
   • Considérez le temps qu'il a fallu pour déplacer le bateau sur une certaine distance. Supposons que le navire se déplace à une vitesse de 20 m/s. Il faudrait 80/20 = 4 secondes pour parcourir 80 mètres. Ainsi, l'hélice du bateau a fait 24000 J de travail en 4 secondes, donc la puissance est de : 24000/4 = 6000 W (J/s).
   • Référence historique. Avant les moteurs à combustion interne et la vapeur, qui propulsaient les tout premiers trains et navires (la première hélice a été installée sur le HMS Britain, qui a pris la mer pour la première fois en 1846 ; il avait une hélice à six pales qui ressemblait à un moulin à vent), un grande variété de tâches ont été effectuées par des chevaux. Par conséquent, les gens ont calculé la quantité de travail qu'un cheval peut faire dans un temps donné. Après avoir fait la moyenne des valeurs d'un certain nombre d'essais, ils se sont établis à 550 lb-pi par seconde comme valeur standard pour le travail effectué par un cheval en bonne santé. Ensuite, cette valeur est devenue connue sous le nom de « puissance en chevaux ».
     • En Russie, la puissance fait référence à la puissance métrique, soit environ 735,5 watts.
   • Une autre unité de puissance couramment utilisée est le « Watt » (SI International System of Units). Si une force d'un Newton déplace le corps sur une distance d'un mètre, alors le travail est égal à un Joule, et si ce travail prend une seconde, alors la puissance est égale à un Watt. Par conséquent, un watt est égal à un joule par seconde.
2. 2 Tenez compte des besoins actuels de l'industrie. Dans l'écrasante majorité des cas dans l'industrie, il s'agit de mécanismes rotatifs, et non de mouvements rectilignes. Il faut donc savoir calculer la puissance des moteurs électriques, des machines à vapeur, des turbines, des diesels, etc., et donc il faut considérer le couple, ou plus exactement le moment de force.
   • Le moment de force caractérise la force tendant à faire tourner ou tordre quelque chose, c'est-à-dire à imprimer un mouvement de rotation au corps autour d'un certain axe. Si vous tournez une poignée de 50 cm (0,5 m) avec une force de 200 N, le moment de force est de 0,5 x 200 = 100 N * m.
   • Ne soyez pas confus. Pour calculer le travail effectué en mouvement rectiligne, vous multipliez la force par le mouvement. Et ici vous multipliez la force par le déplacement, mais dans ce cas le déplacement est égal au "levier", c'est-à-dire la distance de l'axe au point d'application de la force.
   • Le travail et le moment de puissance sont des concepts différents. Tant que le moment de force ne tourne pas, aucun travail n'est effectué et aucune puissance n'est consommée.
3. 3 Mesurer le travail en mouvement rotatif. Supposons qu'un bras de 50 cm de long soit attaché de manière rigide à l'axe de rotation, vous lui appliquez une force de 200 N, tandis que le bras tourne de 20 cm autour de la circonférence. Le travail dans ce cas est égal au produit de la force et du déplacement, c'est-à-dire 0,2 x 200 = 40 N * m. Supposons que vous multipliez et divisez simultanément ce chiffre par 0,5 m - la longueur du bras. Évidemment, cela ne changera pas le résultat, vous pouvez donc écrire :
   • Travail = 0,5 • 200 X 0,2 / 0,5 et encore une fois obtenez la réponse : 40 N * m. Mais que signifie le produit 0.5 * 200 ? C'est le moment du pouvoir.
   • Qu'est-ce que 0,2 / 0,5 ? 20 cm de course circonférentielle divisés par la longueur du bras (essentiellement le rayon du cercle) vous donne la quantité de rotation en radians.Un radian est défini comme l'angle entre deux rayons d'un cercle dans une situation où la longueur de l'arc entre les deux rayons est égale au rayon du cercle. 1 rad = 57 degrés (environ).
   • Ainsi, le travail effectué par le moment de force pendant le déplacement en rotation (thêta, en radians) est égal au produit du couple (M) par la quantité de déplacement en rotation (en radians) :
     • Travail = M * thêta (en radians)
4. 4 A noter que la puissance est calculée sur un certain temps, donc :
   • Puissance = moment de force * (angle / temps)
   • l'angle / le temps est la vitesse angulaire (en rad / s)
   • En physique, la vitesse angulaire se mesure en radians par seconde, mais cette valeur pour un moteur d'avion ou de navire est toujours donnée en tours par minute et nous devrons donc convertir ces valeurs.
     • Un tour par minute (tr/min) = 60 tours par seconde (rps) et un tour par seconde = 2 * PI radians par seconde
     • Si M est le moment de force (couple), n est le nombre de tours par minute, alors la puissance en watts est égale à :
     • Puissance = M * (2 * PI / 60) * n
   • Pour obtenir cette valeur en chevaux, vous devez la diviser par 735,5.