POTÈNCIA FÍSICA: FÓRMULES, TIPUS DE POTÈNCIA I EXEMPLES - FÍSICA - 2025

La potència física es refereix a la quantitat de treball realitzat (o energia consumida) per una unitat de temps. La potència és una magnitud escalar, sent la seva unitat de mesura en el Sistema Internacional d'Unitats el juliol pel segon (J / s), conegut com watt en honor a James Watt.

Una altra unitat de mesura bastant comú és el tradicional cavall de vapor. En física s'estudien diferents tipus de potència: potència mecànica, potència sonora, potència calorífica, entre d'altres. En general hi ha una idea intuïtiva de l'significat de potència. Habitualment es fa l'associa a major potència major consum.

Així, una bombeta consumeix més energia elèctrica si la seva potència és més gran; el mateix passa amb un assecador, un radiador o un ordinador personal.

Per això es fa necessari comprendre bé el seu significat, els diferents tipus de potències que existeixen i entendre com es calcula i quines són les relacions entre les seves unitats de mesura més habituals.

fórmules

Per definició, per calcular la potència consumida o subministrada en un interval de temps s'utilitza la següent expressió:

P = W / t

En aquesta expressió P és la potència, W és el treball i t és el temps.

Si el que es desitja és calcular la potència instantània s'ha de recórrer a la fórmula següent:

En aquesta fórmula At és l'increment de el temps, F és la força i v és la velocitat.

unitats

La unicitat de potència en el Sistema Internacional d'Unitats és el juliol pel segon (J / s), conegut com watt (W). També és força comú en determinats contextos la utilització d'altres unitats com quilowatt (kW), cavall de vapor (CV), entre d'altres.

Com és lògic, el quilowatt equival a 1000 watts. Per la seva banda, l'equivalència entre el cavall de vapor i el watt és la següent:

1 CV = 745,35 W

Una altra unitat de potència, si bé el seu ús és molt menys habitual, és el Ergio per segon (erg / s), que equival a 10 ^-7 W.

És important distingir el quilowatt de l'quilowatt hora (kWh), ja que aquest últim és una unitat d'energia o de treball i no de potència.

Tipus de potència

D'entre els diferents tipus de potència que hi ha, alguns dels més importants són els que es van a estudiar a continuació.

potència mecànica

La potència mecànica exercida sobre un sòlid rígid s'obté efectuant el producte entre la força resultant total aplicada i la velocitat transmesa a aquest cos.

P = F ∙ v

Aquesta expressió és equivalent l'expressió: P = W / t, i de fet s'obté a partir d'ella.

En el cas que a més es produeixi un moviment de rotació de l'sòlid rígid i que, per tant, les forces exercides sobre aquest modifiquin la seva velocitat angular donant lloc a una acceleració angular, s'ha de:

P = F ∙ v + M ∙ ω

En aquesta expressió M és el moment resultant de les forces aplicades i ω és la velocitat angular de el cos.

potència elèctrica

La potència elèctrica subministrada o consumida per un component elèctric és el resultat de dividir la quantitat d'energia elèctrica lliurada o absorbida per aquest component i el temps emprat en això. Es calcula a partir de la següent expressió:

P = V ∙ I

En aquesta equació V és la diferència de potencial a través del component i I és la intensitat de corrent elèctric que el travessa.

En el cas particular que el component sigui una resistència elèctrica, es poden utilitzar les següents expressions per calcular la potència: P = R ∙ I ² = V ² / R, on R és el valor de la resistència elèctrica de l'component en qüestió.

potència calorífica

Es defineix la potència calorífica d'un component com la quantitat d'energia dissipada o alliberada en forma de calor per aquest component en una unitat de temps. Es calcula a partir de la següent expressió:

P = E / t

En aquesta expressió E és l'energia alliberada en forma de calor.

potència sonora

La potència sonora es defineix com l'energia transportada per una ona sonora en una unitat de temps a través de certa superfície.

D'aquesta manera, la potència sonora depèn tant de la intensitat de l'ona sonora com de la superfície travessada per aquesta ona, i es calcula per mitjà de la següent integral:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

En aquesta integral Ps és la potència sonora de l'ona, Is és la intensitat sonora de l'ona, i dS és el diferencial de superfície travessat per l'ona.

Potència nominal i potència real

S'anomena potència nominal a la potència màxima que requereix o que pot oferir una màquina o un motor en condicions normals d'ús; és a dir, la potència màxima que pot suportar o oferir la màquina o motor.

El terme nominal s'utilitza perquè aquesta potència en general s'utilitza per caracteritzar la màquina, per anomenar-la.

Per la seva banda, la potència real o útil és a dir, la potència que realment s'aprofita, genera o utilitza la màquina o motor-és generalment diferent de la nominal, sent habitualment menor.

exemples

primer exemple

Es desitja pujar amb una grua un piano de 100 kg fins a un setè pis que es troba a una alçada de 20 metres. La grua tarda 4 segons a pujar el piano. Calculeu la potència de la grua.

solució

Per calcular la potència s'utilitza la següent expressió:

P = W / t

No obstant això, en primer lloc es requereix calcular el treball realitzat per la grua.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19.600 N

Per tant, la potència de la grua serà:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

segon exemple

Calculeu la potència dissipada per una resistència 10 Ω és travessada una intensitat de corrent de 10 A.

solució

En aquest cas cal calcular la potència elèctrica, per a això s'utilitza la següent fórmula:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ^febrer = 1000 W

referències

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Física Volum 1. CECSA.
2. Potència (física). (Nd). In Wikipedia. Recuperat el 3 de maig, 2018, des es.wikipedia.org.
3. Power (physics). (Nd). In Wikipedia. Recuperat el 3 de maig, 2018, des en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Física 4ª. CECSA, Mèxic.
5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (6a edició). Brooks / Cole.