Potência física: fórmulas, tipos de potência e exemplos

A força física refere-se à quantidade de trabalho (ou energia consumida) por unidade de tempo. A potência é de magnitude escalar, sendo sua unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades em julho por segundo (J / s), conhecida como watt em homenagem a James Watt .

Outra unidade de medida bastante comum é o cavalo a vapor tradicional. Na física , diferentes tipos de potência são estudados: potência mecânica, potência sonora, potência térmica, entre outros. Em geral, existe uma ideia intuitiva do significado do poder. Geralmente está associado a maior potência, maior consumo.

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Assim, uma lâmpada consome mais energia elétrica se sua energia é maior; O mesmo vale para um secador de cabelo, um radiador ou um computador pessoal.

Portanto, é necessário entender bem seu significado, os diferentes tipos de poderes existentes e entender como é calculado e quais são as relações entre suas unidades de medida mais comuns.

Fórmulas

Por definição, a seguinte expressão é usada para calcular a energia consumida ou fornecida em um intervalo de tempo:

P = W / t

Nesta expressão, P é o poder, W é o trabalho et é o tempo.

Se o que se deseja é calcular a potência instantânea, a seguinte fórmula deve ser usada:

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Nesta fórmula, é o aumento do tempo, F é a força e v é a velocidade.

Unidades

O poder único no Sistema Internacional de Unidades é julho por segundo ( J / s ), conhecido como watt ( W ). Também é bastante comum em certos contextos o uso de outras unidades, como kilowatt (kW), potência (CV), entre outras.

Naturalmente, o quilowatt é igual a 1000 watts. Por seu turno, a equivalência entre o cavalo a vapor e o watt é a seguinte:

1 CV = 745,35 W

Outra unidade de energia, embora seu uso seja muito menos comum, é o erg por segundo (erg / s), equivalente a 10 -7 W.

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É importante distinguir o quilowatt da hora do quilowatt (kWh), já que este último é uma unidade de energia ou trabalho e não de energia.

Tipos de poder

Entre os diferentes tipos de poder que existem, alguns dos mais importantes são aqueles que serão estudados abaixo.

Potência mecânica

A potência mecânica exercida sobre um sólido rígido é obtida efetuando o produto entre a força resultante total aplicada e a velocidade transmitida a esse corpo.

P = F ∙ v

Esta expressão é equivalente à expressão: P = W / t, e de fato é obtida a partir dela.

No caso de haver também um movimento de rotação do sólido rígido e, portanto, as forças exercidas sobre ele modificam sua velocidade angular, resultando em aceleração angular, é necessário:

P = F ∙ v + M ∙ ω

Nesta expressão, M é o momento resultante das forças aplicadas e ω é a velocidade angular do corpo.

Potência elétrica

A energia elétrica fornecida ou consumida por um componente elétrico é o resultado da divisão da quantidade de energia elétrica fornecida ou absorvida pelo referido componente e o tempo gasto nele. É calculado a partir da seguinte expressão:

P = V ∙ I

Nesta equação, V é a diferença de potencial entre o componente e I é a intensidade da corrente elétrica que passa por ele.

No caso específico de o componente ser uma resistência elétrica, as seguintes expressões podem ser usadas para calcular a potência: P = R ∙ I 2 = V 2 / R, em que R é o valor da resistência elétrica do componente em questão.

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Saída de calor

A produção de calor de um componente é definida como a quantidade de energia dissipada ou liberada na forma de calor por esse componente em uma unidade de tempo. É calculado a partir da seguinte expressão:

P = E / t

Na referida expressão E é a energia liberada na forma de calor.

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Potência sonora

A potência sonora é definida como a energia transportada por uma onda sonora em uma unidade de tempo através de uma determinada superfície.

Assim, a potência sonora depende da intensidade da onda sonora e da superfície atravessada por essa onda e é calculada por meio da seguinte integral:

P S = I S I S ∙ d S

Nesta integral, Ps é a potência sonora da onda, Is é a intensidade sonora da onda e dS é o diferencial de superfície cruzado pela onda.

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Potência nominal e potência real

Chama-se potência nominal à potência máxima que uma máquina ou um motor pode oferecer em condições normais de uso; isto é, a potência máxima que a máquina ou o motor pode suportar ou oferecer.

O termo nominal é usado porque esse poder em geral é usado para caracterizar a máquina, para nomeá-la.

Por outro lado, a potência real ou útil – ou seja, a potência realmente usada, gerada ou usada pela máquina ou motor – é geralmente diferente da nominal, geralmente menor.

Exemplos

Primeiro exemplo

É desejável subir com um guindaste um piano de 100 kg para o sétimo andar, a uma altura de 20 metros. O guindaste leva 4 segundos para levantar o piano. Calcule a potência do guindaste.

Solução

A seguinte expressão é usada para calcular a potência:

P = W / t

No entanto, é necessário primeiro calcular o trabalho realizado pelo guindaste.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19,600 N

Portanto, a potência do guindaste será:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Segundo exemplo

Calcule a potência dissipada por um resistor de 10,, uma corrente de 10 A é atravessada.

Solução

Nesse caso, é necessário calcular a energia elétrica, para a qual a seguinte fórmula é usada:

P = R ∙ I 2 = 10 ∙ 10 2 = 1000 W

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Referências

  1. Resnik, Halliday e Krane (2002).Volume de Física 1 . Cecsa
  2. Poder (físico) (nd) Na Wikipedia Recuperado em 3 de maio de 2018, em es.wikipedia.org.
  3. Poder (física). (nd) Na Wikipedia Recuperado em 3 de maio de 2018, em en.wikipedia.org.
  4. Resnick, Robert e Halliday, David (2004).4ª física . CECSA, México.
  5. Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). Física para cientistas e engenheiros (6ª edição). Brooks / Cole.

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