Galia (fizika) — darbo ir energijos perdavimo greitis, matuojama vatais (W)
Galia (fizika): darbo ir energijos perdavimo greitis, matuojamas vatais (W). Sužinokite formulę P = W/t, ryšį su jėga ir greičiu bei praktinius panaudojimus kasdienėje technikoje.
Fizikoje galia (simbolis: P) – tai darbo atlikimo arba energijos perdavimo greitis, t. y. kiek darbo atliekama arba kiek energijos perduodama per laiko vienetą. SI matavimo sistemoje galia matuojama vatais (simbolis W).
Paprastu pavyzdžiu: norint pakeisti daikto potencialią padėtį, reikalingas tam tikras darbo kiekis (pvz., pakelti svorį į aukštesnį lygį). Jei darbą atliekame tuo pačiu atstumu, tačiau per trumpesnį laiką, tuomet reikalinga didesnė galia. Tai nereiškia, kad būtina didesnė jėga – dažnai to pasiekiama tiesiog didinant greitį; mechaninė galia priklauso nuo jėgos ir tos jėgos veikimo greičio (greičio komponentės) sandaugos.
Matematinė išraiška
Galia paprastai apibrėžiama kaip atlikto darbo W ir tam skirtumo laiko t santykis:
P = W t {\displaystyle P={\frac {W}{t}}} 
kur
P yra galia,
W yra darbas, o
t - laikas.
Instantinė (momentinė) galia apibrėžiama kaip energijos arba darbo laiko atžvilgiu išvestinė:
P = dW/dt.
Mechaninė galia
Pastovios jėgos F, vykdančios darbą ir sukeliančios materialiojo taško judėjimą greičiu v, mechaninė galia lygi jėgos ir greičio skalinei sandaugai:
P = F · v (kai jėga ir greitis tauso kryptimi). Rotacinėse sistemose analogiškai taikoma momentinė galia: P = τ · ω, kur τ – sukimo momentas, o ω – kampinis greitis.
Elektros galia
Elektros grandinėse galia dažnai skaičiuojama iš įtampos ir srovės:
- P = V · I
- O rezistoriui: P = V² / R = I² · R
Vienetai ir santykiai
SI vienetas vato (W) atitinka džoulį per sekundę: 1 W = 1 J/s. Kartais galios masteliai pateikiami kilovatais (kW) arba megavatais (MW). Istoriškai naudojamas ir arklio galios (hp) vienetas: 1 hp ≈ 746 W.
Vidutinė ir momentinė galia, efektyvumas
Vidutinė galia per laikotarpį t gaunama dalinant atliktą darbą per t. Momentinė galia parodo energijos perdavimo spartą bet kuriuo konkrečiu laiko momentu. Naudingoji (išvesta) galia dažnai mažesnė nei įvesta dėl nuostolių; efektyvumas η apibūdina santykį:
η = P_išvestas / P_įvestas.
Pavyzdžiai
- Kėlimo užduotis: jei ta pati krūvio pakėlimo darbą atliekama per 10 s arba per 2 s, per 2 s atliekama penkis kartus didesnė galia.
- Varikliai: automobilio variklio galia nurodo jo sugebėjimą atlikti darbą per laiką; didesnė galia reiškia greitesnį pagreitį ar didesnį momentą prie tam tikro greičio.
- Namų elektros prietaisai: 1000 W elektrinis virdulys sunaudoja 1 kW per vieną valandą, t. y. 1 kWh energijos.
Matematinė dimensija
Galia turi vienetus ir dimensiją M L² T⁻³ (pvz., kg·m²·s⁻3), nes 1 W = 1 kg·m²/s³.
Apibendrinant, galia – tai energijos arba darbo kiekis, perduodamas per laiko vienetą. Ji yra pagrindinis dydis apibūdinant mechaninių, elektros ir kitų sistemų gebėjimą atlikti darbą per tam tikrą laiką.
Galia optikoje
Optikoje arba radiometrijoje terminas galia kartais reiškia spinduliuotės srautą. Tai vidutinis elektromagnetinės spinduliuotės pernešamos energijos srautas, matuojamas vatais. Tačiau terminas "galia" taip pat vartojamas lęšio ar kito optinio prietaiso gebėjimui fokusuoti šviesą išreikšti. Ji matuojama dioptrijomis (atvirkštiniais metrais) ir yra lygi vienetui per optinio prietaiso židinio nuotolį.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas fizikoje yra energija?
A: Fizikoje galia - tai, kaip greitai atliekamas darbas arba perduodama energija iš vieno daikto kitam.
K: Kaip matuojama galia?
A. Galia SI matavimo sistemoje matuojama vatais (simbolis W).
K: Kas atsitinka, kai sunkus svoris keliamas greitai, o ne lėtai?
A: Atliekamas toks pat darbas, tačiau greitai keliant svorį reikia daugiau galios, t. y. darbą galima atlikti per trumpesnį laiką, jei turima daugiau galios.
K: Kaip galime apskaičiuoti galią?
A: Galia gali būti apskaičiuojama kaip atlikto darbo arba posistemės energijos kitimo greitis pagal lygtį P = W/t, kur P - galia, W - darbas, o t - laikas.
K: Ar yra kitas būdas apskaičiuoti galią?
A: Taip, ją taip pat galima apskaičiuoti kaip jėgos ir greičio (arba greičio) sandaugą.
Ieškoti