Force vs puissance

Les concepts de force et de pouvoir semblent véhiculer des significations similaires et sont souvent confondus. Mais en physique, ils ne sont pas interchangeables. La force est le résultat fondamental d'une interaction entre deux objets, tandis que le pouvoir est une expression de l'énergie consommée dans le temps (travail), dont la force est un élément. La force et le pouvoir peuvent être à la fois décrits et mesurés, mais une force est un phénomène physique réel, et le pouvoir en soi ne l'est pas.

Tableau de comparaison

Tableau de comparaison force / puissance
Obliger Puissance
DéfinitionUne poussée ou une traction résultant d'une interaction entre des objets.La puissance est la vitesse à laquelle le travail est effectué ou l'énergie est transmise.
Uniténewtonwatt = joules / seconde
symboleFP
Nommé aprèsIsaac NewtonJames Watt
Dérivations d'autres quantitésF = ma (force = masse multipliée par accélération)P = w / t (puissance = travail divisé par le temps)
Relation avec le «travail»La force appliquée sur une distance crée du travail.Taux auquel le travail est effectué.
Exemple au quotidienGravité, frottement, magnétisme.Puissance (1 puissance = 750 watts).

Concept de base

Une force ne peut se produire que lorsque des objets interagissent. Chaque fois que des objets interagissent, ils se poussent ou se tirent, que ce soit par contact direct ou à distance. Des exemples de forces de contact direct incluent le frottement des pneus de voiture sur une route ou la résistance de l'air sur une voiture en mouvement. L'interaction à distance se produit par des forces comme la gravité et le magnétisme. La force est une expression fondamentale des événements physiques, tout comme le temps et la distance.

La puissance est définie comme la quantité d'énergie consommée par unité de temps. Une autre façon de le dire est: la vitesse à laquelle le «travail» est effectué. Le travail se produit lorsqu'il y a une force provoquant le mouvement d'un objet. Par exemple, une personne pressée contre un mur de briques consomme de l'énergie, mais aucun travail n'est fait et aucune énergie n'est créée car le mur ne bouge pas. Mais si une personne pousse sur une table et la déplace, il y a du travail. Le pouvoir exprime la rapidité avec laquelle ce travail est effectué. Ainsi, la force est un élément de l'équation de puissance, avec d'autres éléments de base comme la distance et le temps.

Formules

La force est calculée comme un produit de la masse et de l'accélération gravitationnelle, et est généralement désignée par

F est la force, m est la masse et a est l'accélération gravitationnelle.

En tant que taux de changement du travail effectué ou de l'énergie d'un sous-système, la puissance est calculée comme suit:

P est puissance, W est travail et t est temps.

Exemple

La force est inhérente à l'interaction de tous les objets. Lorsqu'un joueur de baseball frappe une balle, la batte exerce une force sur la balle (et vice versa). Les planètes tournent autour du soleil à cause de la force. Pour calculer la force en newtons d'une balle de baseball qui pèse 146 g, vous multipliez simplement la masse (en kilogrammes, donc .146) par l'accélération (la gravité de la Terre est de 9, 8 mètres par seconde), ce qui équivaut à 1, 43 newtons.

Si une personne court et monte ensuite le même escalier, la même quantité de travail est effectuée les deux fois, mais plus d'énergie est générée pendant la course, car la même quantité de travail est effectuée en moins de temps.

Unités de mesure

Dans les applications scientifiques, la force est mesurée en newtons, et dans le système anglais, elle est exprimée en livres. L'unité de force SI est le newton (N). Un newton est la force requise pour accélérer une masse d'un kilogramme à raison d'un mètre par seconde au carré, ou kg · m · s − 2. Un newton équivaut à 100 000 dynes.

L'unité SI de puissance est le watt (W). Un watt est égal à un joule par seconde, où le joule est l'unité d'énergie. Il s'agit de l'unité de mesure standard, mais la puissance peut être exprimée par n'importe quel moyen d'énergie dans le temps. Une autre expression courante de la puissance est la puissance, où 1 puissance équivaut à 746 watts.

Scientifiques éponymes

Les forces provoquent une accélération (un changement de vitesse). L'unité de force standard a été nommée d'après Isaac Newton pour célébrer sa 2e loi, qui stipule que «l'accélération d'un objet est directement proportionnelle à la force appliquée ...» 1 newton est la quantité de force nécessaire pour accélérer une masse de 1 kilogramme à un rythme de 1 mètre par seconde.

James Watt était un inventeur et ingénieur écossais. Watt a créé la mesure de la puissance pour expliquer les améliorations de puissance de sa machine à vapeur. En raison de sa grande contribution à l'efficacité des machines à vapeur, la communauté scientifique a décidé de l'honorer en nommant son unité de puissance. Le watt a été ajouté au SI en tant qu'unité de puissance en 1960.

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