توان در فیزیک — به زبان ساده

[Regina]

در این آموزش با توان و محاسبه آن از طریق محاسبه تغییرات انرژی در طول زمان آشنا می‌شویم. همچنین، توان مصرفی و محاسبات هزینه انرژی مصرفی را بررسی خواهیم کرد.

 

[Regina]

توان چیست؟
واژه توان (Power) تصاویر بسیاری را در ذهن ما مجسم می‌کند؛ از جمله: یک بازیکن فوتبال حرفه‌ای که تمام نیروی خود را برای کنار زدن حریف خود به کار می‌برد، صدای بلند یک اتومبیل در مسابقه اتومبیل‌رانی بعد از خط شروع، فوران مواد مذاب یک کوه آتشفشان به جو یا پرواز یک موشک.

موشک قدرتمند شکل زیر روی کاوشگر شاتل فضایی کار می‌‌کند و انرژی بسیار زیادی مصرف می‌‌کند.

مثال‌‌هایی که در بالا ذکر شد، همگی در سریع انجام دادن کار اشتراک دارند که با تعریف علمی توان (P) یعنی آهنگ انجام کار سازگار است.

توان برابر است با آهنگ کار انجام شده:

p=w/t​

واحد...

لطفا برای مشاهده کامل مطالب در انجمن ثبت نام کنید.

 

[Regina]

محاسبه توان از طریق انرژی
برای مثال می‌خواهیم توان مورد نیاز برای بالا رفتن از پله را محاسبه کنیم. شخصی به جرم ۶۰ کیلوگرم از پلکانی به ارتفاع ۳ متر از حالت سکون شروع به بالا رفتن می‌‌کند و در مدت ۳ و نیم ثانیه با سرعت نهایی ۲ متر بر ثانیه به بالای پله‌ها می‌‌رسد. توان خروجی این شخص چقدر است؟

هنگامی که این شخص از حالت سکون شروع به بالا رفتن از پله‌‌ها می‌‌کند، در ابتدا انرژی شیمیایی ناشی از غذا را به انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌‌کند. توان خروجی او به سرعت بالا رفتنش از پله‌‌ها بستگی دارد.