آموزش فرمول‌های توان در فیزیک

راهنمایی کوتاه: توان، نرخ انجام کار یا انتقال انرژی در واحد زمان است.

گام‌به‌گام:

1. تعریف اصلی: توان (P) برابر است با کار انجام‌شده (W) تقسیم بر زمان (t): $P=\frac{W}{t}$
2. رابطه با نیرو و سرعت: اگر نیروی ثابت (F) در جهت حرکت جسم با سرعت ثابت (v) اعمال شود، توان برابر است با: $P=F\cdot v$
3. در مدارهای الکتریکی: برای یک مقاومت یا مصرف‌کننده، توان الکتریکی از دو رابطه اصلی به‌دست می‌آید:
   • $P=V\cdot I$ (ولتاژ × جریان)
   • با استفاده از قانون اهم (V=IR) می‌توان نوشت: $P=I^{2}R$ یا $P=\frac{V^2}{R}$
4. واحد توان: واحد استاندارد توان، وات (W) است که برابر با ۱ ژول بر ثانیه (J/s) می‌باشد.
5. توان متوسط و لحظه‌ای: اگر کار یا سرعت متغیر باشد، از مشتق استفاده می‌کنیم: $P=\frac{dW}{dt}$ (توان لحظه‌ای)

پاسخ نهایی: فرمول‌های اصلی توان در فیزیک شامل P=W/t (مکانیکی)، P=F⋅v (برای حرکت با سرعت ثابت) و P=V⋅I (الکتریکی) هستند. انتخاب فرمول به نوع مسئله بستگی دارد.

مثال مشابه: اگر موتور الکتریکی با ولتاژ ۲۲۰ ولت و جریان ۵ آمپر کار کند، توان مصرفی آن چقدر است؟
حل: با استفاده از P=V⋅I → P=220×5=1100 وات یا ۱.۱ کیلووات.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: سعی کن مسائل مختلفی را با داده‌های متفاوت حل کنی. مثلاً محاسبه توان مورد نیاز برای بالا بردن جسمی با جرم ۱۰ کیلوگرم تا ارتفاع ۵ متر در مدت ۲ ثانیه (با استفاده از P=W/t و W=mgh). همچنین رابطه بین توان و بازده (راندمان) را مطالعه کن.

یادآوری ایمنی: در آزمایش‌های عملی مربوط به برق، حتماً از وسایل ایمنی استفاده کن و تحت نظارت معلم آزمایش کنی.