القدرة – تعريف الفيزياء

القدرة هي المعدل الذي يتم به العمل (الشغل) أو يتم نقل الطاقة في وحدة زمنية. يتم زيادة القدرة إذا تم إنجاز العمل بشكل أسرع أو نقل الطاقة في وقت أقل.
معادلة القدرة هي:
P = W / t
حيث
P -تعني القدرة (بالواط).
W- تعني كمية الشغل المنجز (في جول) أو الطاقة المستهلكة (في الجول).
t -تشير إلى مقدار الوقت (بالثواني).
إنّ القدرة في التفاضل والتكامل هي مشتقة الشغل بحسب للوقت.
تكون القدرة أعلى إذا تم إنجاز الشغل بشكل أسرع، وتكون أصغر إذا كان الشغل أبطأ.
نظرًا لأن الشغل هو القوة ضرب الإزاحة (W = F * d) ، والسرعة المتجهة velocity هي الإزاحة على الوقت (v = d / t) ، فإن القدرة تساوي القوة ضرب السرعة P = F * v.
تكون القدرة أكبر عندما يكون النظام قويًا وسريعًا في نفس الوقت.
وحدات القدرة
يتمّ قياس القدرة باستخدام وحدات الطاقة (الجول) مقسومًا على الوقت. إنّ الوحدة الدولية في نظام الوحدات الدولي SI للقدرة هي (watt W) أو joule في الثانية (J / s) . إنّ القدرة هي عبارة عن كمية قياسية ليس لها اتجاه.
يتم استخدام القدرة الحصانية Horsepower لوصف الطاقة التي يتم توصيلها بواسطة الآلة. إنّ القدرة الحصانية هي وحدة قياس للقدرة في نظام الوحدات البريطاني وتعني القدرة المطلوبة لرفع 550 رطلاً بقدم واحدة في ثانية واحدة وهي حوالي 746 واط.
غالبًا ما ينظر إلى الواط في ضوء لمبات الإضاءة. إنّ الواط في نطاق قياس الطاقة هو المعدل الذي يقوم به المصباح بتحويل الطاقة الكهربائية إلى الضوء والحرارة. يستخدم المصباح ذو القوة الكهربائية الأعلى كمية أكبر من الكهرباء لكل وحدة من الوقت.
يمكنك التوصّل إلى كمية الشغل التي سيتم إنتاجها إذا كنت تعرف قوة النظام بما أنّ W = Pt.
إذا كان للمبة معدل قدرة يبلغ 50 واط، فإنها ستنتج 50 جول في الثانية، وسوف تنتج 180,000 جول في غضون ساعة
(3600 ثانية).
الشغل والقدرة
تحرك القدرة الدافعة جسمك عند المشي لمسافة ميل وهو ما يتمّ قياسه كالشغل المنجز.
عندما تقوم بالركض لمسافة الميل فأنت تقوم بنفس مقدار الشغل ولكن في وقت أقل. يمتلك العدّاؤون تصنيف قدرة أكبر من المشاة مما ينتج عنه المزيد من الواطات. يمكن لسيارة تمتلك قدرة 80 حصانًا أن تحقق تسارعاً أكبر من السيارة التي تمتلك قدرة 40 حصاناً. تسير كلتا السيارتين في النهاية لمسافة 60 ميلاً في الساعة، ولكن يمكن لمحرك ال 80 حصاناً أن يصل إلى هذه السرعة بشكل أسرع.
يتمتّع الأرنب في السباق بين السلحفاة والأرنب بقدرة أكبر وتسارع أكبر، لكن السلحفاة قامت بنفس العمل وقطعت نفس المسافة في وقت أطول بكثير. أظهرت السلحفاة قدرة أقل.