Jauda (fizikā): definīcija, formula P = W/t un vienības (vati, W)
Uzzini, kas ir jauda fizikā — definīcija, formula P = W/t, vienības (vati, W) un skaidri piemēri saprotamā valodā.
Fizikā jauda (simbols: P) ir daudzums, kas raksturo, cik ātri tiek veikts darbs vai nodota enerģija no vienas sistēmas citai. SI mērīšanas sistēmā jaudu mēra vatos (simbols: W). Jauda izsaka enerģijas pārneses ātrumu — jo lielāka jauda, jo īsākā laikā tiek pārvietota noteikta enerģijas deva.
Pamatformula
Vidējā jauda definējas kā darbā paveiktās enerģijas attiecība pret laiku:
P = W / t
P = W t {\displaystyle P={\frac {W}{t}}}} 
kur
P ir jauda,
W ir darbs (vai pārvietotā enerģija),
t ir laiks.
Precīzākā (instantānā) jauda tiek izteikta kā laika atvasinājums:
P(t) = dW/dt
tas ir, jauda ir enerģijas pārneses ātrums jeb darba veikšanas ātrums momentā.
Sakarības ar citām fizikālām lielumiem
Ja spēks F darbojas un objekts pārvietojas ar ātrumu v, jauda var tikt izteikta kā spēka un ātruma reizinājums (precīzāk — skalārprodu kropjums):
P = F · v
Šī izteiksme attiecas uz gadījumiem, kad spēks un ātrums ir orientēti vienā virzienā. Rotējošiem mehānismiem jauda saistīta ar griezes momentu τ un leņķisko ātrumu ω:
P = τ · ω
Elektriskajā ķēdē jauda ir sprieguma un strāvas reizinājums:
P = U · I
no kura seko arī izteiksmes, izmantojot Ohma likumu: P = I²·R vai P = U² / R.
Vienības un mērvienību piemēri
- SI vienība: vati (W). 1 W = 1 J/s (džouls sekundē).
- Bieži lietotie prefiksi: kilovats (kW = 10³ W), megavats (MW = 10⁶ W).
- Vēl lieto: zirgspēks (hp) — 1 hp ≈ 746 W (atkarībā no definīcijas).
Piemēri
- Ja pacel 10 kg masu par 2 m un darbs pret gravitāciju ir aptuveni W = mgh = 10·9.81·2 ≈ 196.2 J. Ja to izdara 5 s, vidējā jauda ir P = 196.2 / 5 ≈ 39.24 W.
- 100 W spuldze patērē enerģiju ar ātrumu 100 J/s — tas nozīmē, ka vienā sekundē tiek pārvērsti 100 džouli enerģijas.
- Elektriskā sildītāja 2 kW jauda nozīmē, ka tas elektrību pārveido siltumā ar ātrumu 2000 J/s.
Kad jauda ir svarīga
Jauda ir būtiska daudzās jomās: transportā (motora jauda nosaka paātrinājumu un maksimālo slodzi), elektrotehnikā (ierīču patēriņš), rūpniecībā (iekārtu ražošanas jauda), enerģētikā (elektrostacijas jauda). Tā raksturo, cik ātri var iegūt, pārvietot vai izlietot enerģiju.
Kopsavilkumā: jauda ir darba vai enerģijas pārneses ātrums, to mēra vatos (W), vidējo jaudu aprēķina kā P = W/t, bet momentālo jaudu kā P = dW/dt; turklāt jaudu var izteikt arī ar saistītām formulām (P = F·v, P = τ·ω, P = U·I).
Jauda optikā
Optikā vai radiometrijā termins "jauda" dažkārt attiecas uz starojuma plūsmu. Tas ir vidējais elektromagnētiskā starojuma enerģijas pārneses ātrums, ko mēra vatos. Taču terminu "jauda" lieto arī, lai izteiktu lēcas vai citas optiskas ierīces spēju fokusēt gaismu. To mēra dioptrijās (apgrieztajos metros), un tā ir vienāda ar vienādu ar vienādību ar optiskās ierīces fokusa attālumu.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir enerģija fizikā?
A: Fizikā jauda ir tas, cik ātri tiek veikts darbs vai nodota enerģija no vienas lietas otrai.
J: Kā mēra jaudu?
A: SI mērīšanas sistēmā jaudu mēra vatos (simbols: W).
J: Kas notiek, ja smags svars tiek pacelts ātri, nevis lēni?
A: Tiks veikts vienāds darba apjoms, bet ātrai celšanai ir nepieciešama lielāka jauda, t. i., ja ir pieejama lielāka jauda, darbu var paveikt īsākā laikā.
J: Kā mēs varam aprēķināt jaudu?
A: Jaudu var aprēķināt kā veiktā darba izmaiņu ātrumu vai apakšsistēmas enerģiju, izmantojot vienādojumu P = W/t, kur P ir jauda, W ir darbs un t ir laiks.
J: Vai ir kāds cits veids, kā aprēķināt jaudu?
A: Jā, to var aprēķināt arī kā spēku reizināt ar ātrumu (vai ātrumu).
Meklēt