El poder es una cantidad física escalar medida en vatios (W). Puede definirse como el tasa de finalización de trabajos cada segundo o como consumo de energía por segundo. El vatio, la unidad de potencia del Sistema Internacional de Unidades (SI), equivale a 1 julio por segundo.
Vea también:¿Qué es el trabajo mecánico?
Resumen de potencia y rendimiento
el poder es el Velocidadenvariación la cantidad de energía suministrada o entregada por un sistema durante un período de tiempo.
La unidad de potencia en el sistema internacional de unidades (SI) es el vatio: 1 vatio equivale a 1 julio por segundo.
Si una máquina puede hacer el mismo trabajo que otra en menos tiempo, se considera que su potencia es mayor que la de la otra máquina.
La eficiencia de un sistema viene dada por la relación entre la potencia útil y la potencia total.
La potencia que no es útil para el sistema se llama Potenciadisipado.
¿Qué es el poder en física?
Potencia es una cantidad física utilizada para calcular la cantidad de energía
concedido o consumido por unidad de tiempo. En otras palabras, es la tasa de variación de la energía en función del tiempo. El poder es útil para medir qué tan rápido se transforma una forma de energía al realizar una trabaja.| Decimos que una máquina es más poderosa que otras máquinas cuando es capaz de hacer lo mismo tarea en un tiempo más corto o incluso realizar un mayor número de tareas en el mismo intervalo de hora. |
la definición de Potenciapromedio viene dado por el trabajo realizado en función de la variación del tiempo:
Subtitular:
PAG - potencia media (W)
τ - trabajo (J)
t - intervalos de tiempo)
La unidad de medida de potencia adoptada por el SI es la vatio (W), unidad equivalente a jouleporsegundo (J / s). La unidad vatio fue adoptado a partir de 1882 como una forma de homenaje a las obras desarrolladas por JaimeVatio, que fueron extremadamente relevantes para el desarrollo de máquinas de vapor.
En física, el trabajo es el medida de la transformación de una forma de energía en otras formas de energía a través del solicitudenunofuerza. Por tanto, la definición de poder puede estar relacionada con alguna forma de energía, como: energía mecánica, energía potencialeléctrico y energia térmico.
Cálculo de potencia
Podemos determinar la potencia obtenida aplicando una fuerza F que desplaza una masa corporal metro A una distancia D. Mirar:
En la situación descrita anteriormente, podemos calcular la potencia del movimiento definiendo la potencia media:
Para eso, debemos recordar que el trabajalogrado por una fuerza F se puede calcular usando la siguiente fórmula:
Subtitular:
F - fuerza aplicada (N)
D - distancia recorrida (m)
θ - ángulo formado entre F y d (º)
Combinando las dos ecuaciones anteriores en una, tendremos la siguiente ecuación para calcular la potencia relacionada con una forma de energíaalguna:
Para los casos en los que la fuerza aplicada es paralela a la distancia recorrida por el cuerpo, el coseno del ángulo θ tendrá su valor máximo (cos 0º = 1). Por tanto, la potencia media se puede calcular a partir de la siguiente relación:
Subtitular:
v - velocidad corporal (m / s)
Según el cálculo que se muestra arriba, es posible calcular la potencia con la que se transforma la energía presente en un cuerpo. Esto es posible si conocemos el módulo de la fuerza resultante, que debe multiplicarse por el velocidadpromedio recorrido por el cuerpo a lo largo de un trayecto a distancia D. Sin embargo, es necesario recordar que la definición presentada anteriormente solo es válido para valores constantes de F.
Vea también: Ejercicios sobre potencia y rendimiento mecánicos.
→ Poder instantáneo
Potenciainstante es la medida de la cantidad de trabajo realizado en un proceso durante un período de tiempo muy pequeño (infinitesimal). Podemos decir, por tanto, que la potencia instantánea es la tasa de cambio en la cantidad de trabaja durante un intervalo de tiempo que tiende a cero.
Subtitular:
PAGimpulso – potencia instantánea (W)
Δτ - trabajo infinitesimal (J)
Δt - intervalo (s) de tiempo infinitesimal
La potencia instantánea se utiliza para calcular la velocidad a la que se realiza el trabajo en cada instante, no durante un proceso largo. Por lo tanto, cuanto más cortos sean los intervalos de tiempo Δt, más precisas serán las mediciones del Potenciainstantáneo.
potencia mecánica
Potenciamecánica se define como la tasa de cambio de formas de energía relacionadas con la Expresarenmovimiento de un cuerpo. Podemos calcular la potencia mecánica de un cuerpo en movimiento a través del variaciones de tu energía cinética y de los tuyos energía potencial (gravitacional o elástica, por ejemplo). El poder asociado con la transformación de la energía mecánica, sin embargo, solo se aplica a sistemasdisipativo (que tiene fricción), ya que, en el ausenciaenfricción y otros efectivodisipativo La la energía mecánica de los cuerpos permanece constante.
De acuerdo a Teorema trabajo-energía, es posible calcular la cantidad de trabajo aplicado a un cuerpo por el variación da energíacinética obtenido por él.
el cuerpo de masa metro ilustrado en la figura siguiente es acelerado por la acción de una fuerza F, habiendo variado su velocidad de v0 Hasta que vF:
Subtitular:
v0 - velocidad inicial (m / s)
vF - velocidad final (m / s)
De acuerdo a Teorema trabajo-energía, el trabajo realizado en el cuerpo viene dado por:
Subtitular:
ΔK - variación de energía cinética (J)
KF –energía cinética final (J)
KI -energía cinética inicial (J)
metro - masa corporal (kg)
Por lo tanto, la Potenciamecánica relacionados con este movimiento se pueden calcular utilizando la siguiente ecuación:
Energia electrica
LA Potenciaeléctrico es una medida importante que debe analizarse a la hora de adquirir un electrodoméstico. La potencia eléctrica de cualquier dispositivo mide la cantidad de energía eléctrica que el dispositivo es capaz de transformar en otras formas de energía cada segundo. Por ejemplo, una licuadora de 600 W es capaz de transformar 600J de electricidad cada segundo en energíacinética, radiodifusión calor,vibración y ondassonoro para tus palas.
Como sabemos, en general, la potencia se puede calcular a través de la relación entre el trabajo realizado y el intervalo de tiempo transcurrido durante su ejecución. Por lo tanto, usaremos aquí la definición de trabajo realizado por la fuerzaeléctrico:
Subtitular:
τHiel- trabajo de energía eléctrica (J)
qué - módulo de carga eléctrica (C)
ΔU - diferencia de potencial (V)
PAG - potencia eléctrica (W)
UB y ULA -tensión eléctrica en los puntos A y B (V)
Δt - intervalo (s) de tiempo de movimiento de carga
I - módulo de corriente eléctrica (A)
La energía eléctrica funciona de la siguiente manera: cuando enchufamos un aparato a la toma, un diferenciaenpotencial (ΔU) entre tus terminales. Cuando una diferencia de potencial (U) se aplica sobre un material conductor, un La cantidadentrabaja(τHiel)se realiza en el cargaseléctrico (q) en los circuitos del dispositivo, provocando que estas cargas se muevan, es decir, asignándolas energíacinética. LA movimientode Elcargas en una dirección preferida se llama cadenaeléctrico (i). LA Potenciaeléctrico (P), a su vez, es la medida de La cantidadentrabaja(τHiel) que fue realizado por las cargas a cadasegundo (t) funcionamiento del dispositivo.
El consumo de electricidad, por tanto, está determinado por la Potencia de aparatos conectados a la red eléctrica y por su hora en operación.
Además de la fórmula mencionada anteriormente, existen variaciones que se pueden escribir a partir de la 1ª Ley de Ohm. Son ellas:
Tres formas posibles de calcular la potencia eléctrica
Subtitular:
U - potencial eléctrico (V)
r - resistencia eléctrica (Ω)
veaademás: Potencia disipada en una resistencia
→ Consumo de electricidad
la cantidad de energia electrica consumido se mide en una unidad llamada kilovatio hora (kWh). Esta es una unidad alternativa a la unidad de energía del sistema internacional de unidades, el joule. El kilovatio-hora se utiliza por su practicidad. Si la electricidad se midiera en julios, los números utilizados para expresar su consumo serían enorme y poco práctico.
Un kilovatio hora es la cantidad de energía consumida (o la trabaja realizado) por un aparato de 1000W (1 kW) durante el intervalo de tiempo de 1h (3600 s). Multiplicando estas cantidades, llegamos a la conclusión de que cada kilovatio hora es igual a 3.6.106 J (Tresmillones y seiscientosmiljulios).
Para calcular el consumo de un dispositivo electrónico, simplemente multiplicamos su potencia por su tiempo de funcionamiento.
Ejemplo
Considere un aparato de potencia igual a 100 W (0,1 kW) que opera durante 30 minutos al día (0,5 h). que sera tuyo consumomensual (30 días) de electricidad?
Según nuestro cálculo, este dispositivo consumirá 1,5 kWh mensual, el equivalente a 5,4.106 J. Si el kWh del costo de la región 0,65 BRL, el precio a pagar a fin de mes por el funcionamiento de este dispositivo será R $ 0,97.
veaademás: Generadores eléctricos y energía electromotriz
Ejercicio resuelto de potencia eléctrica y rendimiento.
Cuando se conecta a un circuito, una batería con una fuerza electromotriz igual a 20.0 V y una resistencia interna de 1.0 Ω produce una corriente eléctrica de 1.5 A. En relación con esta batería, determine:
a) La diferencia de potencial eléctrico establecida entre los terminales de esta resistencia.
b) La energía eléctrica suministrada por la batería.
c) La energía eléctrica disipada por la resistencia interna de la batería.
d) El rendimiento de esta batería.
Resolución
Inicialmente, enumeraremos los datos proporcionados por el ejercicio.
Datos:
UT= 20,0 V - fuerza electromotriz de la batería o potencial total
r = 1.0 Ω - resistencia interna de la batería
I = 1,5 A - corriente eléctrica
a) Para determinar la diferencia de potencial formada entre los extremos del resistor, usamos la 1ra ley de Ohm.
Subtitular:
UD - Tensión eléctrica disipada en la resistencia (V)
B) La potencia eléctrica suministrada por la batería se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Subtitular:
UT - tensión eléctrica total o fuerza electromotriz de la batería (V)
c) Calculemos la potencia eléctrica disipada por la resistencia. Para ello, solo usamos una de las fórmulas de potencia que ya conocemos:
Subtitular:
PAGD - potencia disipada (W)
D) Los ingresos de este generador se pueden calcular utilizando la relación entre el Potenciausable y el Potenciatotal de la batería. A partir de los cálculos realizados en los ítems anteriores, determinamos que la potencia total suministrada por la batería era de 30 W, mientras que la potencia disipada por su resistencia interna era de 2,25 W. Por tanto, la potencia utilizable viene dada por la diferencia entre estas dos potencias y vale 27,75 W. Haciendo la relación entre la potencia utilizable y la potencia total, tendremos:
Según el cálculo realizado, el rendimiento energético de la batería es del 92,5%.
Poder termodinámico
La potencia termodinámica se puede calcular determinando la La cantidad en trabaja que es realizado por (o sobre) un gas durante su expansión o compresiónisobárico (presión constante) durante un período de tiempo.
También es posible calcular el Potencia de una fuenteencalor relacionar la cantidad de calor sensible o latente emitido por intervalo de tiempo.
→ Potencia del trabajo realizado por el gas
En las transformaciones isobáricas, es posible determinar la potencia suministrada o transferida por un gas. Para hacerlo, debemos tener en cuenta la fórmula utilizada para calcular el trabajatermodinámico involucrado en un transformaciónisobárico:
Subtitular:
PAGr - presión (Pa)
PAGAntiguo Testamento - potencia (W)
ΔV - variación de volumen (m³)
En las transformaciones termodinámicas isobáricas, el gas convierte parte de su energía interna en trabajo empujando un pistón.
veaademás: La historia de las máquinas térmicas
→ Energía y calor
Podemos determinar el Potencia suministrada por una llama o la potencia emitida por una resistencia calentada como resultado de la Está hechoJoule calculando la cantidad de calor disipada por estas fuentes cada segundo. Para hacerlo, simplemente haga el siguiente cálculo:
Calcular la potencia emitida por una fuente en forma de calor, solo determine si este calor es del tipo sensitivo (Q = mcΔT) o de tipo latente (Q = mL). Estos calores están presentes exclusivamente en el cambiosentemperatura y en el cambiosenExpresarfísico, respectivamente.
Actuación
Actuación es una variable importante para el estudio de sistemas no conservadores, es decir, aquellos que presentan pérdidas de energía, como en los casos no ideales de nuestra vida diaria. Todas las máquinas y dispositivos que conocemos son sistemas incapaces de aprovechar toda la energía que se les suministra. Por lo tanto, "desperdician" parte del poder en otras formas de energía menos útiles, como calor,vibración y ruidos.
Una de las definiciones más generales de eficiencia se puede dar dividiendo la potencia útil por la potencia total recibida durante algún proceso:
Subtitular:
η - Producir
PAGU - potencia útil (W)
PAGT - potencia total (W)
Rendimiento de una máquina
O Producir de las máquinas térmicas mide su eficiencia energética, es decir, el porcentaje de energía que estas máquinas son capaces de utilizar para realizar un trabajo útil (τ). Todas las máquinas térmicas funcionan de manera similar: reciben calor de una fuente caliente (Qqué) y rechazar parte de este calor, disipándolo a una fuente fría (QF).
Podemos calcular el Producir de cualquier máquina térmica de la siguiente fórmula:
Subtitular:
η - eficiencia de la máquina térmica
τ - trabajo de la máquina térmica (J)
Qqué - calor cedido por la fuente caliente (J)
La lista anterior se puede escribir de otra manera. Para esto, simplemente asumimos que el trabajo útil (τ) es dado por diferencia entre la cantidad de calor cedida por el fuentecaliente (Qqué) y la cantidad de calor disipada a la fuentefrío (QF):
Subtitular:
QF - calor cedido por la fuente de frío (J)
→ Rendimiento de la máquina Carnot
O cicloencarnot es un ciclo termodinámico ideal es de más grandeProducirposible. Por tanto, no es posible tener una máquina térmica funcionando con las mismas temperaturas que las fuentes caliente y frío con rendimiento superior al rendimiento del ciclo de Carnot.
El rendimiento de la máquina basado en el ciclo de Carnot se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
Subtitular:
TQ - temperatura de la fuente caliente (K)
TF- temperatura de la fuente fría (K)
veaademás: Máquinas de Carnot
Por mí. Rafael Helerbrock
