کار و توان Work and power

در فیزیک کار هر تلاشی نیست. فقط وقتی نیرویی جسم را جابه‌جا کند کار انجام شده است. اگر بر دیوار فشار بیاورید ولی تکان نخورد، هرچند خسته می‌شوید، کار فیزیکی روی دیوار صفر است. کار برابر است با نیرو ضرب در جابه‌جایی در راستای نیرو:

θ زاویهٔ میان نیرو و جابه‌جایی است. یکای کار ژول است: کاری که نیروی یک نیوتن در جابه‌جایی یک متر انجام می‌دهد. کار با انرژی رابطهٔ نزدیکی دارد: کار کل انجام‌شده روی جسم برابر تغییر انرژی جنبشی آن است (قضیهٔ کار و انرژی).

توان چیست؟

توان آهنگ انجام کار است و نشان می‌دهد کار چقدر سریع انجام می‌شود:

یکای آن وات (W) است: یک ژول بر ثانیه. نام این یکا از جیمز وات، مهندسی که موتور بخار را به‌طرز چشمگیری بهبود داد، آمده است. اسب بخار (hp) یکای قدیمی‌تر برابر حدود ۷۴۶ وات است. اگر نیرو و سرعت در یک راستا باشد، P = F v.

توان در زندگی روزمره

• لامپ LED: چند وات؛ اجاق برقی: حدود هزار وات
• بدن انسان در حالت استراحت: حدود ۱۰۰ وات
• خودرو معمولی: حدود ۶۰ تا ۱۵۰ کیلووات
• نیروگاه بزرگ: صدها مگاوات تا بیش از هزار مگاوات
• خورشید: حدود ۳٫۸ × ۱۰²⁶ وات تابش می‌دهد

انرژی برق خانه با کیلووات‌ساعت سنجیده می‌شود، که انرژی مصرف‌شده با توان یک کیلووات در یک ساعت (۳٫۶ میلیون ژول) است. توان الکتریکی از ضرب ولتاژ در جریان به دست می‌آید.

تفاوت کار، توان و انرژی در چیست؟

انرژی ظرفیت انجام کار است. کار انتقال انرژی با نیرو است. توان سرعت این انتقال است. دو نفر که یک بار را به یک ارتفاع بالا می‌برند کار یکسانی می‌کنند، اما کسی که سریع‌تر این کار را می‌کند توان بیشتری دارد.

پرسش‌های رایج

### کار در فیزیک چیست؟
کار انتقال انرژی توسط نیرویی است که جسم را جابه‌جا می‌کند. بدون جابه‌جایی کار فیزیکی انجام نمی‌شود.

### فرق توان و انرژی چیست؟
انرژی با ژول سنجیده می‌شود و توان با وات. توان یعنی انرژی در واحد زمان.

### یک وات چقدر است؟
یک وات یعنی یک ژول انرژی در هر ثانیه. حدود توان لازم برای بالا بردن یک سیب کوچک به اندازهٔ یک متر در ثانیه است.

### کیلووات‌ساعت چیست؟
کیلووات‌ساعت یکای انرژی است که با توان یک کیلووات در یک ساعت به دست می‌آید و برابر ۳٫۶ میلیون ژول است. قبض برق بر پایهٔ آن می‌آید.