PUTERE FIZICĂ: FORMULE, TIPURI DE PUTERE ȘI EXEMPLE - FIZIC - 2025

Puterea fizică se referă la cantitatea de muncă (sau energia consumată) pe unitate de timp. Puterea este o mărime scalară, unitatea sa de măsură în Sistemul Internațional de Unități fiind joula pe secundă (J / s), cunoscută sub numele de watt în onoarea lui James Watt.

O altă unitate de măsură destul de comună este puterea tradițională. În fizică, sunt studiate diferite tipuri de putere: puterea mecanică, puterea sunetului, puterea calorică, printre altele. În general, există o idee intuitivă a sensului potenței. De obicei este asociat cu o putere mai mare, un consum mai mare.

Astfel, un bec consumă mai multă energie electrică dacă puterea sa este mai mare; La fel se întâmplă și cu un uscător de păr, un calorifer sau un computer personal.

Din acest motiv, este necesar să înțelegem pe deplin sensul său, diferitele tipuri de puteri care există și să înțelegem cum este calculată și care sunt relațiile dintre cele mai comune unități de măsură ale acesteia.

Formulele

Prin definiție, pentru a calcula puterea consumată sau furnizată într-un interval de timp, se utilizează următoarea expresie:

P = W / t

În această expresie P este putere, W este muncă și t este timp.

Dacă doriți este să calculați puterea instantanee, ar trebui să utilizați următoarea formulă:

În această formulă ist este creșterea timpului, F este forța și v este viteza.

Unități

Unicitatea puterii în Sistemul Internațional de Unități este joule pe secundă (J / s), cunoscut sub numele de watt (W). De asemenea, este destul de comună în anumite contexte să folosești alte unități, cum ar fi kilowatt (kW), putere de putere (CV), printre altele.

Desigur, kilowattul este egal cu 1000 de wați. La rândul său, echivalența între putere și putere este următoarea:

1 CV = 745,35 W

O altă unitate de putere, deși utilizarea sa este mult mai puțin obișnuită, este erg pe secundă (erg / s), ceea ce este echivalent cu 10 ^-7 W.

Este important să distingem kilowattul de kilowatt-ul (kWh), deoarece aceasta din urmă este o unitate de energie sau de lucru și nu de putere.

Tipuri de putere

Printre diferitele tipuri de putere care există, unele dintre cele mai importante sunt cele care urmează să fie studiate mai jos.

Putere mecanica

Puterea mecanică exercitată asupra unui solid rigid este obținută făcând produsul între forța totală rezultată aplicată și viteza transmisă corpului respectiv.

P = F ∙ v

Această expresie este echivalentă cu expresia: P = W / t și, de fapt, este obținută din ea.

În cazul în care are loc și o mișcare de rotație a solidului rigid și, prin urmare, forțele exercitate asupra sa își modifică viteza unghiulară, dând naștere la o accelerație unghiulară, rezultă că:

P = F ∙ v + M ∙ ω

În această expresie M este momentul rezultat din forțele aplicate și ω este viteza unghiulară a corpului.

Energie electrică

Energia electrică furnizată sau consumată de o componentă electrică este rezultatul divizării cantității de energie electrică livrată sau absorbită de respectiva componentă și timpul petrecut asupra acesteia. Se calculează din următoarea expresie:

P = V ∙ I

În această ecuație V este diferența de potențial între componentă și I este intensitatea curentului electric care trece prin ea.

În cazul în care componenta este o rezistență electrică, pentru calcularea puterii pot fi utilizate următoarele expresii: P = R ∙ I ² = V ² / R, unde R este valoarea rezistenței electrice a componentei respective.

Puterea de încălzire

Puterea calorică a unei componente este definită ca cantitatea de energie disipată sau eliberată ca căldură de respectiva componentă într-o unitate de timp. Se calculează din următoarea expresie:

P = E / t

În această expresie E este energia eliberată sub formă de căldură.

Puterea sunetului

Puterea sunetului este definită ca energia transportată de o undă sonoră într-o unitate de timp printr-o anumită suprafață.

În acest fel, puterea sunetului depinde atât de intensitatea undei sonore, cât și de suprafața traversată de unda respectivă și este calculată cu următoarea integrală:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

În această integrală Ps este puterea sunetului undei, Is este intensitatea sunetului undei, iar dS este diferențialul de suprafață traversat de undă.

Putere nominală și putere reală

Puterea nominală este puterea maximă pe care o mașină sau un motor o solicită sau o poate oferi în condiții normale de utilizare; adică puterea maximă pe care o poate susține sau oferi mașina sau motorul.

Termenul nominal este utilizat deoarece această putere în general este utilizată pentru a caracteriza mașina, pentru a o numi.

Pe de altă parte, puterea reală sau utilă - adică puterea care este de fapt utilizată, generată sau utilizată de mașină sau motor - este în general diferită de cea nominală, fiind de obicei mai mică.

Exemple

Primul exemplu

Vrei să ridici un pian de 100 kg la un al șaptelea etaj care se află la o înălțime de 20 de metri. Macara durează 4 secunde pentru a ridica pianul. Calculați puterea macaralei.

Soluţie

Pentru a calcula puterea se utilizează următoarea expresie:

P = W / t

Cu toate acestea, în primul rând este necesar să se calculeze lucrările efectuate de macara.

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

Prin urmare, puterea macaralei va fi:

P = 19.600 / 4 = 4900 W

Al doilea exemplu

Calculați puterea disipată de un rezistor de 10 Ω dacă un curent de 10 A.

Soluţie

În acest caz, este necesar să se calculeze puterea electrică, pentru care se utilizează următoarea formulă:

P = R ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

Referințe

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Volumul fizicii 1. CECSA.
2. Putere (fizică). (Nd). În Wikipedia. Preluat pe 3 mai 2018, de pe es.wikipedia.org.
3. Putere (fizică). (Nd). În Wikipedia. Preluat pe 3 mai 2018, de pe en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Fizica a 4-a. CECSA, Mexic.
5. Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Fizica pentru oamenii de știință și ingineri (ediția a 6-a). Brooks / Cole.