How does work...work? - Peter Bohacek

Πώς λειτουργεί... το έργο; - Πίτερ Μπόχατσεκ

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Μετάφραση: Georgios Kalemis Επιμέλεια: Maria K.

In Physics,

Στη Φυσική,

the concepts of work and power help us understand

οι έννοιες του έργου και της ισχύος μάς βοηθούν να κατανοήσουμε

and explain lots of things in our universe.

και να εξηγήσουμε αρκετά πράγματα στο σύμπαν μας.

Let's start with work.

Ας αρχίσουμε με το έργο.

Positive work is the energy we put into a system,

Θετικό είναι το έργο όταν ενέργεια αποθηκεύεται σε ένα σύστημα

and negative work is energy that is transferred out.

και αρνητικό όταν η ενέργεια εξάγεται από το σύστημα στο περιβάλλον.

Think of positive work as money being added to your bank account,

Το θετικό έργο είναι όπως όταν χρήματα κατατίθενται στο τραπεζικό λογαριασμό σας,

and negative work as money taken out.

και το αρνητικό έργο όταν αποσύρονται.

In the metric system,

Στο μετρικό σύστημα,

work and energy are measured in Joules.

το έργο και η ενέργεια μετρώνται σε Joule.

As an example, let's take a beautiful, old, mechanical grandfather clock.

Ως παράδειγμα, ας πάρουμε ένα όμορφο, παλιό, μηχανικό ρολόι του παππού.

We transfer energy into the clock

Μεταφέρουμε ενέργεια στο ρολόι

when we turn the crank

όταν το κουρδίζουμε

to raise the heavy metal cylinders inside the clock.

για να ανυψώσουμε έναν βαρύ, μεταλλικό κύλινδρο μέσα στο ρολόι.

When we do this, we are doing positive work,

Όταν το κάνουμε αυτό, παράγουμε θετικό έργο,

adding energy to the clock,

προσθέτοντας ενέργεια στο ρολόι,

and that energy is stored as gravitational potential energy.

και αυτή αποθηκεύεται ως βαρυτική δυναμική ενέργεια.

We can calculate the amount of work done by multiplying the force we apply

Υπολογίζουμε το παραγόμενο έργο πολλαπλασιάζοντας τη δύναμη που ασκούμε

times the distance over which we apply the force.

επί την απόσταση στην οποία ασκούμε τη δύναμη.

To raise the metal cylinders,

Για να ανυψώσουμε τα βαρίδια,

we need to apply a force equal to their weight.

πρέπει να ασκήσουμε δύναμη ίση με το βάρος τους.

That is, equal to the force of gravity

Δηλαδή ίση με τη δύναμη της βαρύτητας

pulling downward on the cylinders.

που τα έλκει κατακόρυφα προς τα κάτω.

These cylinders weight 300 Newtons,

Αυτά τα βαρίδια έχουν βάρος 300 Νιούτον,

which is pretty heavy,

είναι αρκετά βαριά,

about as much as a small child,

όσο περίπου ένα μικρό παιδί,

and if we lift them 1/2 meter,

και αν τα σηκώσουμε κατά μισό μέτρο,

then we do 300 Newtons

τότε το έργο είναι 300 Νιούτον

times 1/2 meter

επί μισό μέτρο,

or 150 Joules of work.

ή έργο 150 Joule.

Power is the rate at which energy is transferred.

Η ισχύς είναι ο ρυθμός με τον οποίο μεταφέρεται η ενέργεια.

When we say rate,

Όταν λέμε ρυθμό,

we mean the amount of energy transferred

εννοούμε την ενέργεια που μεταφέρεται

per unit of time.

ανά μονάδα χρόνου.

In the metric system, power is measured in

Στο μετρικό σύστημα (SI),

η ισχύς μετριέται σε Joule ανά δευτερόλεπτο,

Joules per second,

or Watts.

ή Watt.

The term Watt goes back to James Watt,

Ο όρος Watt προέρχεται από τον Τζέιμς Βατ,

who came up with the concept of horsepower

που επινόησε την έννοια της «ιπποδύναμης»

to measure the amount of power

για να μετρήσει την ισχύ

produced by a typical work horse.

που παράγεται από ένα τυπικό άλογο εργασίας.

James Watt was a producer of industrial steam engines,

Ο Τζέιμς Βατ παρήγαγε ατμομηχανές για βιομηχανική χρήση

and he wanted his potential customers

και ήθελε οι υποψήφιοι αγοραστές του

to be able to make comparisons

να μπορούν να συγκρίνουν

between his steam engines and a familiar quanity,

μεταξύ των δικών του ατμομηχανών και μιας προσφιλούς ποσότητας,

the power they could get from a working horse.

την ισχύ που μπορούν να έχουν από ένα άλογο εργασίας.

It was such a useful idea

Ήταν τόσο χρήσιμη η ιδέα του

that the metric system unit for power, the Watt,

που στο μετρικό σύστημα (SI) η μονάδα μέτρησης ισχύος,

is named after James Watt.

ονομάζεται Watt προς τιμήν του Τζέιμς Βατ.

Following in James Watt's footsteps,

Ακολουθώντας τα βήματα του Τζέιμς Βατ,

let's compare the amount of power it takes

ας συγκρίνουμε την ισχύ που χρειάζεται

to run this grandfather clock

για να λειτουργεί το ρολόι του παππού,

to the power we'd need to run

με την ισχύ που χρειαζόμαστε

a bright, 100-Watt light bulb.

για ένα φωτεινό λαμπτήρα των 100 Watt.

We can measure the power a person uses

Μετράμε την ισχύ που κάποιος εφαρμόζει όταν κουρδίζει το ρολόι,

to wind the clock

by dividing the amount of work they did

διαιρώντας το έργο που έκανε

by the time it took them to do it.

με το χρόνο που χρειάστηκε.

If it takes 1 minute, or 60 seconds,

Αν χρειαστεί ένα λεπτό, ή 60 δευτερόλεπτα,

to lift the weights,

για να ανυψωθούν τα βαρίδια,

then they are doing 150 Joules

τότε παράγουν έργο 150 Joule,

divided by 60 seconds,

και διαιρώντας με τα 60 δευτερόλεπτα

or 2.5 Joules per second of work.

έχουμε 2,5 Joule έργου ανά δευτερόλεπτο.

They are adding energy to the clock

Προσθέτουν ενέργεια στο ρολόι

in the rate of 2.5 Watts.

με ρυθμό 2,5 Watt.

You would need about 40 times as much

Θα χρειαζόσασταν περίπου 40 φορές περισσότερη ισχύ

to run a bright, 100-Watt light bulb.

για μια λάμπα 100 Watt.

Before we let the clock run,

Πριν το αφήσουμε να λειτουργήσει,

the energy is stored

η ενέργεια αποθηκεύτηκε

as gravitational potential energy of the cylinders.

ως βαρυτική δυναμική ενέργεια των κυλίνδρων.

It's like your bank account

Όπως ο λογαριασμός σας,

when you have just deposited money.

όταν μόλις έχετε καταθέσει χρήματα.

But if we let the clock run,

Αλλά όταν το ρολόι λειτουργεί,

the cylinders slowly move downward.

τα βαρίδια μετακινούνται αργά προς τα κάτω.

Energy is leaving the clock.

Η ενέργεια απομακρύνεται από το ρολόι.

In fact, when the cylinders get to the bottom,

Όταν τα βαρίδια φτάσουν στο πάτο,

all the energy that we put in will have left.

όλη η ενέργεια που αρχικά δώσαμε έχει απομακρυνθεί.

So how much power does the clock use?

Πόση, λοιπόν, είναι η ισχύς του ρολογιού;

That is, how many Joules of energy per second leave the clock

Δηλαδή, πόσα Joule ανά δευτερόλεπτο απομακρύνονται από το ρολόι,

if it takes 5 days for the cylinders to return to their original position?

αν χρειάζονται 5 ημέρες για να επανέλθουν τα βαρίδια στην αρχική τους θέση;

We can figure this out

Το υπολογίζουμε εύκολα

because we already know how much work we did

επειδή ήδη γνωρίζουμε πόσο έργο κάναμε

when we lifted the cylinders:

όταν ανυψώσαμε τα βαρίδια:

150 Joules.

150 Joule.

But this time, it took 5 days rather than a minute.

Αλλά τώρα, πήρε πέντε μέρες αντί για ένα λεπτό.

Five days is 5 times 24

5 ημέρες επί 24 ώρες,

times 60

επί 60 λεπτά,

times 60 again

ξανά επί 60 δευτερόλεπτα,

or 432,000 seconds.

ισούται με 432.000 δευτερόλεπτα.

So we divide the work done by the time

Οπότε διαιρούμε το παραγόμενο έργο με το χρόνο

and find the answer of about 0.00035 Joules per second,

και βρίσκουμε περίπου 0,00035 Joule ανά δευτερόλεπτο,

or about 0.35 milliwatts.

ή 0,35 milliWatt περίπου.

That's a tiny amount of power.

Αυτό είναι ένα πολύ μικρό ποσό ισχύος.

This clock uses so little power

Το ρολόι χρησιμοποιεί τόσο μικρή ισχύ

that you could run almost 300,000 clocks

που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν σχεδόν 300.000 τέτοια ρολόγια

using the same power it takes to run one 100-Watt light bulb.

με την ισχύ που χρειάζεται ένας λαμπτήρας των 100 Watt.

That's right, you could run a clock in every house

Σωστά, με τόση ισχύ θα λειτουργούσε ένα ρολόι σε κάθε σπίτι

in a medium sized city with that much power.

σε μια μεσαίου μεγέθους πόλη .

That's a pretty amazing conclusion

Είναι ένα πολύ εντυπωσιακό αποτέλεσμα

and it took knowledge of work

και η γνώση του έργου

and power to figure it out.

και της ισχύος βοήθησαν για να το βρούμε.