如何計算輸出功率

1、先來複習一下基礎概念。2、考慮現在的工業需要。3、如果有旋轉運動，或“位移”的話，如何計算功？假設你緊握槓桿一端，槓桿的支點也很牢靠，你作用了20磅的力，讓5英尺的槓桿轉動了2英尺，則和上面的直線做功情況類似，這裡的功就可以這麼算： 20 X 2 = 40尺磅。4、注意，馬達、引擎做的旋轉功率（馬力）是很重要的，這個功率就是旋轉物體做的功的功率。下面我們介紹如何計算馬力或瓦特為單位的輸出功率，以及一些基本概念的解釋與重要性。

1、先來複習一下基礎概念。功率就是做功的速率。功是一個歷史悠久的術語，用來測定作用力移動惰性物體或客服阻力，來使其移動一定距離的效率。要注意的是，如果要做“功”，作用力要讓物體移動一定距離才行。比如螺旋槳推進力是300磅力的船移動了80英尺，則做了功是力 x 距離 = 300 X 80 = 24,000 "尺磅"---因此推進器做了24,000 尺磅的功。

然後考慮物體移動的時間。比如上述的船速率是20英尺每秒(ft/sec)，要移動 80英尺，則需要 80/20 = 4 秒。因此船的推進器在4秒中做了24,000尺磅的功，因此功率是 24,000/4 = 6,000 尺磅每秒(ft-lb/sec)。

理解計時的歷史背景。汽油和蒸汽機發明以前（第一個由推進器執行的船隻是英國皇家艦隊1846年發明的，當時用了6葉螺旋槳，看起來跟個風車似的），馬在交通運輸上起了至關重要的作用。因此當時人們用馬在一定時間內做的功來推算功率。經過多次試驗，人們設定了標準馬力單位為550 ft-lb/sec。 550尺磅每秒就等於1馬力 (hp) ，到現在還在沿用此標準。550 X 60 = 33,000 尺磅每分鐘。也是馬力單位。

另外一個通用功率單位限制於電力和電子裝置使用，即 米千克秒 （MKS）公制單位，或瓦特（watt）。如果一牛頓的力作用在物體上使其運動了1米，則做功為1焦耳。如果只用了1秒，則功率為1瓦。因此1瓦就是1焦每秒。

2、考慮現在的工業需要。工業生產大部分情況下，我們要處理旋轉的機器部件做功問題，而不是像馬往南方跑四十里那樣的線性運動。因此我們要懂得測量電馬達、蒸汽機、渦輪、內燃機等等的功率。正因此，力矩這個單位出現了。力矩是用來測量力使得物體旋轉的趨向，或使物體繞軸轉圈能力的量度。如果你旋轉一根5英尺長的手柄，用的力是20磅大小，則你的作用力的功是5 X 20 = 100 尺磅。

現在有個很容易讓你迷惑的東西。如果是計算線性運動的功，讓力乘以移動距離即可。而這裡你也是用力乘以距離，不過這裡的距離是“槓桿的距離”，即便你施加了力矩，若物體不動，則沒有做功。

功和力矩雖然單位相同，但是實際上差別很大。除非力矩有使物體轉動，否則是沒有功和功率的。

功的單位是尺磅，力矩的單位是磅尺，以區別兩者。

3、如果有旋轉運動，或“位移”的話，如何計算功？假設你緊握槓桿一端，槓桿的支點也很牢靠，你作用了20磅的力，讓5英尺的槓桿轉動了2英尺，則和上面的直線做功情況類似，這裡的功就可以這麼算： 20 X 2 = 40尺磅。假設你乘以再除掉5英尺（槓桿長度，或槓桿臂長度），也是不會改變最終結果的。因此你可以寫： 功= 5 X 20 X 2/5 ，得到40尺磅，不過5 X 20 是什麼呢？就是你看到的力矩。

什麼是"2/5"？ 2英尺的線性位移，除以槓桿臂長，即繞軸轉動的弧度數。弧度是物理學、工程學通用單位，表示一個圓周上一定角度所對應的弧長，這裡的弧長很接近57°，或者就說是57°圓心角對應的弧長。

因此你可以說，力矩使得物體轉動了（θ）度弧度，則做的功 等於力矩(L)乘以轉動位移，或者說功 = L X 弧度（θ），單位為尺磅。

4、注意，馬達、引擎做的旋轉功率（馬力）是很重要的，這個功率就是旋轉物體做的功的功率。因此：旋轉功率= 力矩 X (弧度)/ 時間(秒)

物理學中，弧速度單位是弧度每秒，不過你經常看到馬達、飛機或船的引擎的功率中一般含有r.p.m. 的單位，因此我們要轉換一下：每分鐘轉動圈數(rpm) = 60 轉/秒 = 60 rps，一秒鐘轉動一圈則是 = 2 X π弧度每秒。

因此尺磅每秒為單位的功率，如果產生一個力矩L，轉速是 S rpm ，則

功率= S/60 X (2 π) X L，單位為 ft-lb/sec 。要得到馬力數，除以 550 即可。

馬達的馬力數= (2 π)/33,000 X L X S，L是磅尺單位的力矩，一般是普龍尼制動器發出的 ) ， S 是轉速， r.p.m.為單位，可以用計數器、閃光燈、鐳射來測。因此汽車和摩托車的引擎效能曲線可以用力矩對r.p.m或功率（hp）對引擎轉速（rpm）來表示。工程師可以通過圖表瞭解其最佳效能位置。