Fórmulas e Unidades de Potência Física, Tipos de Potência (com Exemplos)

O poder físico refere-se à quantidade de trabalho realizado (ou energia consumida) por uma unidade de tempo. A potência é uma magnitude escalar, sendo sua unidade de medida no Sistema Internacional de Unidades de Julho por segundo (J / s), conhecido como Watt em homenagem a James Watt.

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

Assim, uma lâmpada consome mais energia elétrica se sua potência for maior; o mesmo acontece com um secador de cabelo, um radiador ou um computador pessoal.

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

Índice

• 1 fórmulas
• 2 unidades
• 3 tipos de potência
  • 3.1 Potência Mecânica
  • 3.2 Energia Elétrica
  • 3.3 Potência térmica
  • 3,4 poder de som
  • 3.5 Potência nominal e potência real
• 4 exemplos
  • 4.1 Primeiro exemplo
  • 4.2 Segundo exemplo
• 5 referências

Fórmulas

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

P = W / t

Nessa expressão P é o poder, W é o trabalho e t é o tempo.

Se você quiser calcular a potência instantânea, use a seguinte fórmula:

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

Unidades

A singularidade do poder no Sistema Internacional de Unidades é julho por segundo (J / s), conhecido como watt (W). Também é bastante comum em certos contextos usar outras unidades como kilowatt (kW), cavalos de potência (CV), entre outros.

Obviamente, o quilowatt é equivalente a 1000 watts. Por outro lado, a equivalência entre o cavalo de 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 ergium por segundo (erg / s), que é igual a 10^-7 W.

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

Tipos de potência

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

Poder mecânico

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

P = F ∙ v

Essa expressão é equivalente à expressão: P = W / t e, na verdade, é obtida a partir dela.

No caso de haver também um movimento de rotação do sólido rígido e que, portanto, as forças exercidas sobre ele modificam sua velocidade angular dando origem a uma aceleração angular, ele deve:

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 por esse componente e do tempo gasto nele. É calculado a partir da seguinte expressão:

P = V ∙ I

Nesta equação V é a diferença de potencial através do componente e eu é a corrente de corrente elétrica que passa por ele.

No caso particular de o componente ser uma resistência elétrica, as seguintes expressões podem ser usadas para calcular a potência: P = R ∙ I² = V² / R, onde R é o valor da resistência elétrica do componente em questão.

Poder calor

O poder calorífico de um componente é definido como a quantidade de energia dissipada ou liberada na forma de calor pelo componente em uma unidade de tempo. É calculado a partir da seguinte expressão:

P = E / t

Na referida expressão, E é a energia libertada sob a forma de calor.

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 tanto da intensidade da onda sonora quanto da superfície percorrida por essa onda, e é calculada por meio da seguinte integral:

P_S = ⌠_S Eu_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 atravessado pela onda.

Potência nominal e potência real

Potência nominal é a potência máxima que uma máquina ou um motor precisa ou pode oferecer sob condições normais de uso; ou seja, 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 que é realmente usada, gera ou usa a máquina ou o motor - é geralmente diferente da potência nominal, sendo geralmente menor.

Exemplos

Primeiro exemplo

Você quer levantar um piano de 100 kg com um guindaste para um sétimo andar que esteja a uma altura de 20 metros. O guindaste leva 4 segundos para levantar o piano. Calcule o poder do guindaste.

Solução

Para calcular o poder, a seguinte expressão é usada:

P = W / t

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

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

Portanto, o poder do guindaste será:

P = 19,600 / 4 = 4900 W

Segundo exemplo

Calcular a potência dissipada por um resistor de 10 is é atravessada por uma corrente de 10 A.

Solução

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

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W

Referências

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