Pengertian daya dalam fisika, rumus, satuan

Kekuatan —kata itu memunculkan banyak gambaran: seorang pemain sepak bola profesional yang meronta-ronta lawannya, dragster yang mengaum dari garis start, gunung berapi yang meniupkan laharnya ke atmosfer, atau roket yang meluncur.

Apa itu daya?

Daya adalah laju di mana usaha dilakukan atau energi ditransfer dalam satuan waktu. Daya meningkat jika usaha dilakukan lebih cepat atau energi ditransfer dalam waktu yang lebih singkat.

Definisi ilmiah tentang daya (P) sebagai laju di mana usaha dilakukan.

Daya adalah tingkat di mana usaha dilakukan.

P=Wt

Satuan SI untuk daya adalah watt ( W), di mana 1 watt sama dengan 1 joule/detik ( 1 W = 1 J/s ) .

Karena usaha adalah perpindahan energi, daya juga merupakan laju energi yang dikeluarkan. Sebuah bola lampu 60 W, misalnya, mengeluarkan energi 60 J per detik. Daya besar berarti sejumlah besar usaha atau energi yang dikembangkan dalam waktu singkat. Misalnya, ketika mobil yang bertenaga berakselerasi dengan cepat, ia melakukan banyak pekerjaan dan menghabiskan banyak bahan bakar dalam waktu singkat.

Menghitung Daya

Rumus untuk menghitung daya adalah P = W / t

  • P adalah singkatan dari power, daya (dalam watt)
  • W berarti jumlah usaha yang dilakukan (dalam Joule) atau energi yang dikeluarkan (dalam Joule)
  • t adalah jumlah waktu (dalam detik)

Dalam istilah kalkulus, daya adalah turunan dari usaha terhadap waktu. Jika usaha dilakukan lebih cepat, daya lebih tinggi. Jika usaha dilakukan lebih lambat, daya lebih kecil.

Karena usaha adalah perpindahan kali gaya (W = F * d), dan kecepatan adalah perpindahan terhapat waktu (v = d / t), daya sama dengan kecepatan kali gaya : P = F * v. Daya akan besar ketika gaya dan kecepatn tinggi.

Satuan Daya

Daya diukur dalam energi (joule) dibagi dengan waktu. Satuan SI daya adalah watt (W) atau joule per detik (J / s). Daya adalah besaran skalar, tidak memiliki arah.

Horsepower (hp) sering digunakan untuk menggambarkan daya yang dihasilkan oleh mesin. Horsepower adalah satuan daya dalam sistem pengukuran Inggris. Ini adalah daya yang dibutuhkan untuk mengangkat 550 pound sejauh satu kaki dalam satu detik dan sekitar 746 watt.

Watt sering terlihat tertulis dalam bola lampu. Dalam arti ini daya adalah laju di mana bohlam mengubah energi listrik menjadi cahaya dan panas. Bola lampu dengan watt lebih tinggi akan menggunakan lebih banyak listrik per satuan waktu.

Jika Anda mengetahui daya suatu sistem, Anda dapat menemukan jumlah usaha yang akan dihasilkan, seperti W = Pt. Jika bola lampu memiliki daya 50 watt, itu akan menghasilkan 50 joule per detik. Dalam satu jam (3600 detik) itu akan menghasilkan 180.000 joule.

Usaha dan Daya

Ketika Anda berjalan satu mil, daya Anda keluarkan untuk menggeser tubuh Anda, yang diukur saat usaha selesai. Ketika Anda menjalankan jarak yang sama, Anda melakukan jumlah usaha yang sama tetapi dalam waktu yang lebih singkat.

Pelari memiliki daya yang lebih tinggi daripada pejalan kaki, mengeluarkan lebih banyak watt. Mobil dengan 80 tenaga kuda dapat menghasilkan percepatan yang lebih cepat daripada mobil dengan 40 tenaga kuda. Pada akhirnya, kedua mobil berjalan 60 mil per jam, tetapi mesin 80-hp dapat mencapai kecepatan itu lebih cepat.

Dalam perlombaan antara kura-kura dan kelinci, kelinci memiliki lebih banyak kekuatan dan mempercepat lebih cepat, tetapi kura-kura melakukan usaha yang sama dan menempuh jarak yang sama dalam waktu yang jauh lebih lama. Kura-kura menunjukkan daya yang lebih kecil.

Daya rata rata

Ketika membahas kekuatan, orang biasanya merujuk pada daya rata-rata. Ini adalah jumlah usaha yang dilakukan dalam periode waktu (ΔW / Δt) atau jumlah energi yang ditransfer dalam periode waktu (ΔE / Δt).

Daya sesaat

Apa daya pada waktu tertentu? Ketika satuan waktu mendekati nol, kalkulus diperlukan untuk memperoleh jawaban, tetapi diperkirakan dengan kecepatan kali gaya.

Tenaga kuda asli

Sementara insinyur Inggris Thomas Newcomen (1664-1729) umumnya dianggap telah menemukan mesin uap sekitar tahun 1698, peningkatan desain Watt yang dipatenkan pada tahun 1769 menjadi standar industri yang mendukung Revolusi Industri di Inggris dan di tempat lain.

Salah satu mesin komersial paling awal yang dibuat Watt dijual ke tambang tembaga di Cornwall, wilayah Inggris di mana harga batu bara mahal. Watt mengawasi pembangunan mesin uap yang dibuat khusus di tambang dan kemudian membebankan biaya lisensi yang sama dengan sebagian kecil dari uang yang dihemat dengan beralih ke desainnya yang lebih baik.

Mesin Newcomen dan Watt adalah contoh mesin reciprocating. Begitu juga mesin di sebagian besar mobil dan truk. Uap dipompa ke dalam silinder vertikal, menggerakkan piston ke atas. Uap mengembun dan tekanan atmosfer mendorong piston ke bawah. Dalam mesin dengan lebih dari satu silinder, ketika salah satu piston bergerak ke atas, yang lain bergerak ke bawah. Gerakan yang satu dibalas dengan gerakan yang lain. (Anehnya, mesin yang digerakkan piston dengan satu silinder pun masih disebut mesin bolak-balik.) Piston Watt awalnya dipasang pada balok goyang yang sempurna untuk menggerakkan pompa pengangkat. Ini adalah pompa klasik dan kuno dengan pegangan yang mungkin pernah dilihat semua orang — dalam foto, setidaknya, jika tidak secara langsung. Penambahan mekanis kemudian memungkinkan Watt untuk mengubah gerakan bolak-balik balok menjadi gerakan rotasi poros. Ini membuka mesin uap untuk aplikasi baru.

Pesaing terkuat mesin uap pada saat penemuannya adalah kuda. Salah satu cara yang lebih cerdik untuk memanfaatkan kekuatan kuda adalah kincir kuda (juga dikenal sebagai gin kuda) — alat berjari-jari dan gandar besar seperti roda gerobak tanpa pelek yang dapat diputar secara horizontal. Kuda diikat ke ujung jari-jari (empat hingga enam sekaligus, untuk aplikasi besar) dan dipaksa berjalan berputar-putar di sekitar poros penggerak pusat selama berjam-jam. Setara bertenaga manusia dari pabrik kuda disebut treadmill. Treadmill abad ke-18 tidak seperti peralatan olahraga yang pertama kali dijual di abad ke-20. Penggilingan kuda dan treadmill adalah mesin pra-industri untuk melakukan pekerjaan – bukan pekerjaan matematika abstrak dari perpindahan kali gaya, tetapi kerja keras yang benar-benar mematahkan punggung.

Agar Watt dapat membebankan biaya lisensi untuk mesin uap “rotatif” miliknya, ia membutuhkan kesetaraan ekonomi — sesuatu yang dapat ia bandingkan dengannya. Kuda adalah pilihan alami, tetapi berapa banyak pekerjaan yang dilakukan kuda? Bekerja bahkan bukan konsep yang tepat. Satu kuda dapat melakukan begitu banyak pekerjaan, tetapi dua kuda akan melakukannya dua kali lebih cepat. Bukan jumlah pekerjaan yang dilakukan seekor kuda yang penting, melainkan tingkat di mana ia melakukannya.

Watt mengidentifikasi Whitbread Brewery di London sebagai pelanggan potensial. Pabrik bir besar di London seperti Whitbread’s diperkirakan telah mempekerjakan rata-rata 20 kuda untuk pabrik sekaligus. Kuda-kuda Whitbread diikat enam ke penggilingan dan diatur untuk berjalan dalam lingkaran berdiameter 24 kaki 144 kali per jam menggiling gandum malt menjadi bubuk dengan kekuatan 180 pon.

Bilangan irasional yang dihasilkan dibulatkan menjadi dua angka penting untuk kemudahan sehingga, menurut definisi…

1 tenaga kuda = 33.000 kaki pound per menit

atau setara, karena ada 60 detik dalam satu menit …

1 tenaga kuda = 550 kaki pound per detik

James Watt sendiri tidak pernah mempublikasikan definisi ini. Pertama kali muncul di media cetak adalah di resensi buku. Penulisnya, Olinthus Gregory, mengeluh tentang gagasan “konyol” Watt tentang satuan tenaga kuda dalam bukunya tentang mekanika.

Related Posts