ما هي حاسبة القدرة من القوة والسرعة؟
تحسب هذه الأداة القدرة الميكانيكية اللحظية التي تُبذل عندما تؤثر قوة على جسم يتحرك بسرعة معينة. والقدرة هي معدل إنجاز الشغل؛ فعندما تدفع قوة ثابتة جسمًا، تساوي القدرة حاصل ضرب القوة في السرعة في جيب تمام الزاوية المحصورة بين القوة واتجاه الحركة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل مقدار القوة بالنيوتن (N)، والسرعة بالمتر في الثانية (m/s)، والزاوية θ بين متجه القوة ومتجه السرعة بالدرجات. وإذا كانت القوة مؤثرة في اتجاه الحركة نفسه تمامًا، فاترك الزاوية عند 0°. تعرض لك الحاسبة القدرة بالواط والكيلوواط والحصان.
شرح المعادلة
المعادلة الأساسية هي $$P = F \cdot v \cdot \cos\theta$$ لا يبذل الشغلَ سوى مركبة القوة الموازية للحركة (\(F\cdot\cos\theta\))، لذا عندما تكون القوة عمودية على الحركة (\(\theta = 90°\)) يصبح \(\cos\theta = 0\) ولا تُبذل أي قدرة. أما عندما تعاكس القوة الحركة تمامًا (\(\theta = 180°\)) فتكون القدرة سالبة، أي أن الطاقة تُسحب من الجسم.
مثال محلول
لنفترض أن قوة مقدارها 200 N تؤثر على عربة تتحرك بسرعة 5 m/s، وأن القوة تصنع زاوية 0° مع الحركة. عندئذٍ تكون القدرة: $$P = 200 \times 5 \times \cos(0°) = 200 \times 5 \times 1 = 1000 \text{ واط}$$ أي 1 كيلوواط (نحو 1.34 حصان).
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات المستخدمة؟ وحدات النظام الدولي (SI): النيوتن للقوة والمتر في الثانية للسرعة، فتكون النتيجة بالواط للقدرة.
لماذا تُضاف الزاوية؟ لأن القدرة تعتمد فقط على مركبة القوة في اتجاه السرعة. ويُراعي حدّ جيب التمام القوى المؤثرة بزاوية مائلة.
هل يمكن أن تكون القدرة سالبة؟ نعم. إذا تجاوزت الزاوية 90° يصبح \(\cos\theta\) سالبًا، وتؤدي القوة شغلًا سالبًا يسحب الطاقة الحركية من الجسم.
