Pregunta:
¿Qué implican unidades como joule * segundos?
Kenton Wu
2014-12-22 10:16:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Puedo entender fácilmente lo que implican las unidades divisivas, pero no lo que implican las unidades multiplicativas.

Lo que quiero decir es que cuando leo "$ 12 \: \ mathrm {huevos / cartón} $", mentalmente lo convierto en "Hay 12 huevos por cada cartón". Entiendo.

Pero, cuando veo unidades como joules * segundos, $ \: \ mathrm {J \ cdot s} $, realmente me molesta por alguna razón. No estoy seguro de lo que dice. No está diciendo la cantidad de julios gastados durante un período de tiempo determinado, de lo contrario sería julios / segundo, ¿no? Entonces, cuando leo unidades como julios * segundo, trato de relacionarlo con mi analogía del cartón de huevos y me sale así:

"Hay 12 huevos por cada recíproco de un cartón".

Simplemente no tiene ningún sentido para mí. ¿Es esto un problema para alguien más? ¿Debería ser en matemáticas SE? ¿Es esta incluso una pregunta válida o solo estoy preguntando por qué $ 2 + 2 = 4 $?

Si le ayuda, traduzca $ J s $ a $ J / Hz $.
Posible duplicado: http://physics.stackexchange.com/q/32096/
También le gustaría contemplar cómo le da sentido a m * m (unidad de área) y la parte kg * m de kg * m / (s * s) (unidad de fuerza).
Podría considerar $ J * s $ como una unidad sin nombre.El trabajo cuesta $ N * m $, lo que tampoco tiene sentido.Pero esto se ha llamado Joules.Y definido como energía.Ahora tiene sentido otra vez: el trabajo no es cuántos "newtons multiplicado por metros" agrega, sino más bien "cuántos julios" agrega.Si está agregando una cantidad de energía y multiplicando por el tiempo que le tomó, entonces puede definir esta nueva proporción como algo.Y llame a la unidad impar $ J * s $ algo más sensato.
@Steeven, aunque la unidad no tiene nombre (excepto "joule segundos"), la cantidad se llama [acción] (http://en.wikipedia.org/wiki/Action_ (física)) (o momento angular).
Consulte también ["La multiplicación de plátanos por paraguas"] (http://www.gyroscopes.org/papers/The%20multiplication%20of%20bananas%20by%20umbrellas.pdf).
¡Guauu!No esperaba que esto obtuviera tantas respuestas.Me aseguraré de leer todo para entenderlo completamente.
Esta no es una respuesta de física, sino una en inglés, así que la dejo como comentario.La división le parece natural, pero yo cuestiono que se trate de una peculiaridad del idioma inglés, que tiene las palabras "per" y "for each" pero no análogos multiplicativos.Sin embargo, en realidad, "12 huevos por caja" es una forma de decir "X, donde X por 1 caja equivale a 12 huevos".De hecho, he visto opiniones de que la división se concibe naturalmente como una multiplicación con un factor variable y un producto fijo.Multiplicar unidades es tan natural que nunca se nos ocurrieron frases en inglés para resumir la idea.
Cinco respuestas:
DJohnM
2014-12-22 10:42:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Me parece válido ...

Creo que la interpretación de tu ejemplo podría ser que estás haciendo algo con algunos julios, durante un período de tiempo, y que el producto del número de julios y el número de segundos tiene un cierto valor, y las unidades serían ... ¡joules-segundos!

Puedo imaginarme al operador de una instalación de almacenamiento de energía cotizando un precio por almacenar energía. Almacenar $ 10,000 \ text {joules} $ por $ 400 \ text {segundos} $ costaría una cierta cantidad. Almacenar el doble de energía durante la mitad del tiempo usaría los mismos recursos y costaría lo mismo.

El ejemplo más común, por supuesto, es el uso de $ \ text {kilovatio-hora} $ como una unidad de energía. En este caso, está utilizando la tasa de producción de energía. multiplicado por el tiempo durante el cual existe la salida, para representar la energía total.

Ha sido común durante algún tiempo representar la cantidad de trabajo en un trabajo en $ \ text {horas-hombre} $. Cuantas más personas puedas incluir en el proyecto, antes se hará ...

Una unidad menos obvia es la medida de la longitud de, digamos, un velero, en $ \ text {nudo- segundos} $ ...

No olvides el año luz ...
+1, pero la [hora-hombre es un mito] (http://en.wikipedia.org/wiki/The_Mythical_Man-Month).
@PatrickM tal vez en ingeniería de software, pero no en p. Ej.jardinería.(Si una persona tarda 10 horas en cortar un césped, entonces cinco personas pueden hacerlo en 2 horas, más o menos unos minutos, y suponiendo que tengan acceso a cinco cortadoras de césped)
@immibis - En realidad, Brooks estaba hablando de que algunas tareas eran indivisibles o que, por lo demás, eran malas candidatas para romperse.Acuñó la frase "9 mujeres no pueden tener un bebé en un mes" en ese libro.Las tareas de mano de obra pueden ser buenos candidatos para usar más recursos, pero debe equilibrarse con la sobrecarga de coordinar todos esos recursos.(es decir, necesita gerentes) Puede encontrar que agregar la estructura administrativa reduce el resultado por debajo de lo que podría lograrse con menos recursos.(¡Curiosamente, este es exactamente el tipo de problema que CompSci existe para resolver!)
-1.Creo que está perdiendo el sentido de la pregunta.Todos sus ejemplos son lógicamente comprensibles y no del tipo cuestionado.`Almacenar 10.000 julios durante 400 segundos costaría una cierta cantidad`;aquí no hay julios por segundos.$ \ mathrm {kWh} $ no es joules por tiempo, es joules por tiempo por tiempo, que sigue siendo joules.Tiene sentido.Horas hombre no es $ man \ cdot hora $, es solo un nombre para $ horas / hombre $.Su ejemplo final da en el clavo (pero no se explica): $ nudo * segundos $ no tiene sentido.Al igual que $ Newton * Meters $ no tiene sentido.Y esto es lo que debería explicarse al OP.
¿Qué tiene de absurdo la ecuación física "Distancia = velocidad x tiempo"?Y si la velocidad está en nudos y el tiempo en segundos, ¿cuáles son las unidades obvias para la distancia?
Lo siento, $ nudos * segundos $ por supuesto también tiene sentido.Tienes razón.Sin embargo, no ayuda según la respuesta a la pregunta.
@PatrickM La hora-hombre es sólo un mito en la ingeniería de software cuando se aplica a proyectos de software tardíos.Si se aplica mano de obra adicional lo suficientemente temprano en el ciclo, se reduce el tiempo requerido, dependiendo de la complejidad del proyecto.
nudo * segundos tiene mucho sentido: es una unidad de distancia.Del mismo modo, solía jactarme de que podía alcanzar los 100 nudos / hora en un bote de remos, y era cierto.Por definición, 1 nudo = 1 milla náutica por hora.Por tanto, nudos / hora es una unidad de aceleración.Siempre que pudiera hacer que ese bote de remos suba a 1 nudo desde un comienzo parado en 36 segundos, podría ganar mi apuesta.Volviendo al tema, la única forma en la vida real en la que puedo dar sentido a los joules * segundos es como dijo @user5, como tiempo de almacenamiento * de energía.Reemplaza los julios con cordones de leña y tiene más sentido.
@Steeven una instalación de almacenamiento de energía le cobra por joule-segundo de la misma manera que un paquete de automóvil le cobra por auto-hora.
@Steeven lo siento, pero creo que no ha entendido bien la respuesta.El ejemplo de J * s es correcto.Los otros no ilustran J * s, sino otras unidades multiplicativas comunes, y todas tienen sentido para mí.
Horas hombre es un gran ejemplo que debería ayudar a que el concepto se vuelva intuitivo.
@DJohnM el punto en esta parte confunde [...] la tasa de producción de energía.multiplicado por el tiempo durante el cual existe la salida [...] "¿el punto después de" salida "es un error?¿Debería ser "salida multiplicada por tiempo"?
Johannes
2014-12-22 11:03:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Los cartones recíprocos para almacenar huevos pueden tener poco sentido, los segundos recíprocos (Hz) sí.

Joules por segundo (J.s) es equivalente a Joules por Hertz (J / Hz). Denota momento angular, la cantidad de energía por unidad de frecuencia de rotación.

Del mismo modo, los metros recíprocos (números de onda) también tienen mucho sentido. Entonces, unidades como Newton por metro (N.m) también se encuentran en física.

Alternativamente, se pueden ver unidades como N.m (= J) como una acumulación: cuando empujo un objeto con una fuerza determinada, la cantidad de trabajo realizado aumenta proporcionalmente a la longitud del camino.

Me gusta su ejemplo sobre ser un factor de conversión para el momento angular.De manera similar, la constante de Plank es ~ 6.6e-34 J * s, y como sugiere, podemos pensar en esto como J / Hz.Es decir, julios de energía para un fotón con cierta frecuencia (en Hz).Entonces, de esta manera, la constante de Plank puede verse como un simple factor de conversión.
Los cartones recíprocos tienden a romper muchos huevos.
Caleb Hines
2014-12-22 23:18:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Esta respuesta tendrá más sentido si ha tenido algún cálculo básico (derivadas e integrales).

Dibuje una gráfica de alguna función aleatoria $ E = f (t) $, donde el eje horizontal $ t $ es el tiempo (en segundos) y el eje vertical $ E $ es la energía (en julios). No importa la forma que tenga el gráfico (pero permanezcamos en el cuadrante superior derecho, por lo que $ t $ y $ E $ son cantidades positivas).

  • En cualquier tiempo, $ t $, puede encontrar la energía, $ E $, en ese momento trazando una línea vertical desde el origen hasta la función. La distancia de esa línea representa el número de julios en un instante dado.

  • Ahora mire la pendiente del gráfico en ese punto. El ángulo de esa pendiente representa el cambio instantáneo de la energía a lo largo del tiempo. Es la tasa de cambio , en julios / segundo. En términos de cálculo, este es un derivado.

  • Ahora elija dos veces a lo largo del eje $ t $ ($ t_1 $ y $ t_2 $). Encuentre el área encerrada entre $ t_1 $ y $ t_2 $, y encima del eje $ t $, y debajo de la función $ f (t) $. Esta área encerrada representa la suma de toda la energía en cada instante, durante un período de tiempo (de $ t_1 $ a $ t_2 $). Esta área se mide en julios * segundos. En términos de cálculo, esta es una integral.

Por lo tanto, mientras que las unidades divididas representan una tasa de cambio en una variable en relación con otra, las unidades multiplicadas representan una acumulación de una variable a medida que otra está cambiando.

Visto de esta manera, puede ver la distancia como simplemente el efecto acumulado de una velocidad a lo largo del tiempo (por ejemplo, si la velocidad se mantiene constante, se acumula la distancia linealmente). De manera similar, el área de una forma puede verse como una acumulación de distancia medida en una dirección a medida que cambia la distancia en otra dirección.

Guill
2014-12-24 15:20:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Para comprender qué significa Joules $ \ times $ segundos, uno debe comprender los términos por sí mismos. El Joule es una unidad de energía y el segundo es una unidad de tiempo. Entonces, lo que significa 500 J.s es que hay una fuente de energía que puedo usar de la siguiente manera: 500 julios por 1 segundo; o 250 julios durante 2 segundos; o 100 julios durante 5 segundos; o 1 Joule durante 500 segundos; ¡o en cualquier combinación de números cuyo producto sea 500!

Floris
2014-12-23 07:52:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Basándose en la respuesta que dio Johannes:

Imagine que tiene una fuente de energía de banda ancha que transmite en múltiples frecuencias. Podría ser el sol, o podría ser un transmisor de RF, o ...

Ahora vamos a medir la energía transmitida en cada banda de onda durante un cierto tiempo, y graficar esto en función de la frecuencia observada. Esto conduce a una gráfica con Hz a lo largo del eje X y J / Hz (la densidad de energía por unidad de frecuencia, que es la energía medida dividida por el ancho de banda de mi receptor) a lo largo del eje Y.

Y boom, de la nada tengo una unidad J / Hz (o J seg) que tiene sentido físico ...



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
Loading...