अश्वशक्ति या वाट में शक्ति की गणना कैसे करें, इन शब्दों का क्या अर्थ है, और ये शब्द महत्वपूर्ण क्यों हैं।
कदम
चरण 1. मूल बातें की समीक्षा करें।
शक्ति शब्द को कार्य करने के लिए समय अंतराल के रूप में परिभाषित किया गया है। इस बीच, काम यह मापने के लिए एक पुराना शब्द है कि एक निष्क्रिय वस्तु को स्थानांतरित करने या बाधा या अन्य बाधा का सामना करने और दूरी तय करने में एक लागू बल कितना प्रभावी है।
- यहाँ मुद्दा यह है कि "काम" करने के लिए एक बल को एक दूरी तय करनी होगी। उदाहरण के लिए, यदि एक प्रोपेलर ३०० N के बल के साथ एक जहाज को ८० मीटर पानी में ले जाता है, तो किया गया कार्य बल x दूरी = ३०० x ८० = २४,००० "एनएम/जूल" --- तो यह कहा जा सकता है कि प्रोपेलर प्रोपेलर ने 24,000 जूल कार्य किया है।
- उस दूरी पर जहाज को स्थानांतरित करने में लगने वाले समय पर विचार करें। मान लें कि जहाज इस दूरी को 20 मीटर प्रति सेकेंड (एम/सेकेंड) की गति से यात्रा कर रहा है। 80 मीटर की दूरी तय करने में जहाज को 80/20 = 4 सेकंड का समय लगता है। तो, जहाज का प्रोपेलर 4 सेकंड में 24,000 जूल काम करता है, इसलिए बिजली 24,000/4 = 6,000 जूल प्रति सेकंड (J/s) की दर से लागू होती है।
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समय की ऐतिहासिक पृष्ठभूमि को समझें। पहले के दिनों में पहली ट्रेनों और जहाजों को बिजली देने के लिए गैसोलीन इंजन और भाप की शक्ति का इस्तेमाल किया गया था (प्रोपेलर का उपयोग करने वाला पहला जहाज एचएमएस ब्रिटेन था, जिसकी पहली यात्रा 1846 में हुई थी और इसमें 6 ब्लेड वाले एक प्रोपेलर का इस्तेमाल किया गया था, जो पवनचक्की की तरह दिखता है।), घोड़े बहुत कठिन और विविध कार्य करते हैं। विशिष्ट रूप से, लोग मापते हैं कि घोड़ा कितना प्रयास कर सकता है और समय की गणना करता है। कई परीक्षणों के औसत की खोज करने के बाद, उन्होंने एक स्वस्थ घोड़े द्वारा किए गए कार्य की मानक दर के रूप में 746 J/s पर निर्णय लिया। बाद में इस मानक को "अश्वशक्ति" के रूप में जाना जाने लगा। 746 जूल प्रति सेकंड एक अश्वशक्ति (एचपी) में। यह आज भी सच है।
746 X 60 = 44,760 जूल प्रति मिनट, जो एक hp के बराबर है।
- बिजली की एक और सार्वभौमिक इकाई, जो अब आम तौर पर इलेक्ट्रॉनिक और विद्युत उपकरणों तक सीमित है और एमकेएस (मीटर-किलोग्राम-सेकंड/सेकंड) मीट्रिक प्रणाली पर आधारित है, "वाट" है। यदि एक न्यूटन बल एक मीटर की दूरी तय करता है, तो एक जूल कार्य किया गया है; यदि बल इस कार्य का एक जूल करने में एक सेकंड का समय लेता है, तो बिजली की खपत एक वाट है। तो एक वाट एक जूल प्रति सेकंड है।
चरण 2. इस समय उद्योग की जरूरत पर विचार करें।
उद्योग में ज्यादातर मामलों में, हम घूमने वाली मशीनों के साथ काम करते हैं, न कि सीधी गति वाली मशीनें जैसे 160,000 वर्ग मीटर भूमि पर एक हैरो के साथ घोड़े की जुताई। इसलिए, हमें इलेक्ट्रिक मोटर, स्टीम इंजन, टर्बाइन, डीजल आदि जैसी चीजों की आउटपुट पावर निर्धारित करने में सक्षम होना चाहिए, और इस प्रकार, हम टॉर्क के विषय को जान पाते हैं।
- टॉर्क दिशा बदलने या किसी चीज को घुमाने या कुछ अक्षों पर किसी वस्तु को घूर्णी गति देने की प्रवृत्ति का माप है। यदि आप पांच मीटर लीवर के हैंडल को 20 न्यूटन के बल से दबाते हैं, तो आप 5 X 20 = न्यूटन-मीटर का टॉर्क लगा रहे हैं।
- अब, यहाँ कठिनाई है और इससे भ्रम की स्थिति पैदा हो सकती है। एक सीधी रेखा पर रैखिक कार्य की गणना करने के लिए, आप बल को विस्थापन से गुणा करते हैं। फिर से, आप विस्थापन के समान इकाइयों में बल को गुणा कर रहे हैं, लेकिन इस मामले में विस्थापन "लीवर आर्म" है और भले ही आप टॉर्क पैदा कर रहे हों, जब तक कि कुछ घूम नहीं रहा है, कोई गति नहीं है और इस प्रकार, कोई काम नहीं है।
- कार्य और टोक़, हालांकि वे एक ही इकाई में मापे जाते प्रतीत होते हैं, वास्तव में बहुत अलग हैं। टोक़ के वास्तविक घूर्णन उत्पन्न करने से पहले कोई काम नहीं किया जाता है, और इस प्रकार, किसी भी शक्ति का उपयोग नहीं किया जाता है।
- कार्य को जूल (J) में मापा जाता है जबकि टॉर्क को न्यूटन मीटर (Nm) में मापा जाता है ताकि दोनों के बीच अंतर किया जा सके।
चरण 3. यदि कोई गति या घूर्णी "विस्थापन" हो तो कार्य को मापें।
मान लीजिए कि एक लीवर अपने फुलक्रम पर मजबूती से बंद है जो एक धुरी में समाप्त होता है और आपका हाथ, पहले की तरह 20 एन बल लगाकर, पांच मीटर लीवर द्वारा दर्शाए गए सर्कल के साथ दो मीटर की दूरी की यात्रा करता है, तो काम किया जाता है, जैसे कि ऊपर एक सीधी रेखा का मामला ऊपर, बल समय विस्थापन के बराबर या 20 X 2 = 40 न्यूटन मीटर। मान लीजिए कि आप एक साथ इस संख्या को 5 मीटर लंबे लीवर या "लीवर आर्म" से गुणा और भाग कर रहे हैं। जाहिर है, यह परिणाम नहीं बदलेगा, इसलिए आप लिख सकते हैं:
- कार्य = 5 X 20 X 2/5 और परिणाम पहले की तरह 40 जूल है, लेकिन क्या उससे 5 X 20 ऊपर है? आपने अभी देखा कि यह टॉर्क है।
- "2/5" क्या है? लीवर आर्म द्वारा विभाजित 2 मीटर का रैखिक विस्थापन आपको बताता है कि आपने रेडियन नामक कोणीय इकाइयों में धुरी को कितनी दूर घुमाया। एक रेडियन, जिसे भौतिकी और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में सार्वभौमिक रूप से उपयोग किया जाता है, को एक वृत्त की दो त्रिज्याओं के बीच के कोण के रूप में परिभाषित किया जाता है, जैसे कि एक वृत्त की परिधि पर बिंदु जहाँ दो रेडी प्रतिच्छेद करते हैं, वृत्त की त्रिज्या की लंबाई से अलग हो जाते हैं। यह गणना 57 डिग्री के बहुत करीब है या वृत्त के केंद्र में एक चाप द्वारा बनाया गया कोण भी है जो वृत्त की परिधि पर वृत्त की त्रिज्या के बराबर है।
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तो आप कह सकते हैं कि एक घूर्णी विस्थापन (थीटा) रेडियन उत्पन्न करने वाले बलाघूर्ण द्वारा किया गया कार्य बलाघूर्ण (L) के बराबर होता है।
- घूर्णी विस्थापन का समय या
- कार्य = एल एक्स थीटा जूल में
चरण 4. ध्यान दें कि आप मोटर और इंजन के रोटेशन में हॉर्स पावर की मात्रा में अधिक रुचि रखते हैं, यानी घूर्णी कार्य करने के लिए समय अंतराल:
- घूर्णी शक्ति = टोक़ X कोणीय विस्थापन (रेडियन)/समय (सेकंड)
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भौतिकी में, कोणीय वेग प्रति सेकंड रेडियन में लिखा जाता है, लेकिन आप जो भी मोटर या हवाई जहाज या जहाज का इंजन देखते हैं, उसे हमेशा r.p.m (प्रति मिनट क्रांति) में मापा जाता है, इसलिए हमें इसे बदलना होगा।
- एक क्रांति प्रति मिनट (आरपीएम) = ६० चक्कर/सेकंड = ६० आरपीएस, लेकिन एक क्रांति प्रति सेकंड = २ एक्स पी रेडियन प्रति सेकंड
- तो एक घूर्णन उपकरण के जूल प्रति सेकंड में शक्ति, एक टोक़, एल का उत्पादन, और गति एस आरपीएम पर घूर्णन, है
- पावर = एस/60 एक्स (2 पीआई) एक्स एल जे/एस में और जैसा कि पहले लिखा गया था, इसे हॉर्स पावर में बदलने के लिए, आपको 746 से विभाजित करना होगा या
- मोटर हॉर्सपावर = (2 pi) / 44.760 X L X S जहां L न्यूटन मीटर (आमतौर पर प्रोनी ब्रेक के साथ) में मापा गया टॉर्क है और S आरपीएम में घूर्णी गति है जिसे काउंटर, स्ट्रोबोस्कोप, लेजर आदि से मापा जा सकता है। इस तरह, कार और मोटरसाइकिल इंजनों के प्रदर्शन वक्रों को टॉर्क बनाम आरपीएम के ग्राफ के रूप में दर्शाया जा सकता है। और शक्ति (hp) बनाम इंजन गति r.p.m. और ऑटोमोटिव तकनीशियन इन चार्टों से इसका इष्टतम प्रदर्शन देख सकते हैं।
