Formule și unități de putere fizică, tipuri de putere (cu exemple)

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

O altă unitate de măsură destul de comună este calul tradițional de abur. În fizică sunt studiate diferite tipuri de putere: puterea mecanică, puterea fonică, puterea termică, printre altele. În general, există o idee intuitivă despre sensul puterii. 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, cu un radiator sau cu un computer personal.

Prin urmare, este necesar să înțelegem 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.

index

• 1 Formule
• 2 unități
• 3 Tipuri de putere
  • 3.1 Puterea mecanică
  • 3.2 Energia electrică
  • 3.3 Energia termică
  • 3.4 Puterea sunetului
  • 3.5 Puterea nominală și puterea reală
• 4 Exemple
  • 4.1 Primul exemplu
  • 4.2 Al doilea exemplu
• 5 Referințe

formulele

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

P = W / t

În această expresie P este puterea, W este lucrarea și este timpul.

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

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

Unități

Unicitatea puterii în Sistemul Internațional de Unități este iulie pe secundă (J / s), cunoscut sub numele de watt (W). Este, de asemenea, destul de comună, în anumite contexte, utilizarea altor unități, cum ar fi kilowați (kW), putere (CV), printre altele.

Evident, kilowatt-ul este echivalent cu 1000 de wați. Pe de altă parte, echivalența dintre calul aburilor și watt este următoarea:

1 CV = 745,35 W

O altă unitate de putere, deși utilizarea sa este mult mai puțin comună, este ergium pe secundă (erg / s), care este egal cu 10^-7 W.

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

Tipuri de putere

Dintre diferitele tipuri de putere care există, unele dintre cele mai importante sunt cele care vor fi studiate în continuare.

Puterea mecanică

Puterea mecanică exercitată pe un solid rigid este obținută prin realizarea produsului între forța rezultată totală și viteza transmisă acelui corp.

P = F ∙ v

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

În cazul în care există, de asemenea, o mișcare de rotație a solidului rigid și, prin urmare, forțele exercitate asupra lui modifică viteza unghiulară care dă naștere unei accelerații unghiulare, trebuie:

P = F ∙ v + M ∙ ω

În această expresie M este momentul rezultat al forțelor aplicate și ω este viteza unghiulară a corpului.

Puterea electrică

Energia electrică furnizată sau consumată de o componentă electrică este rezultatul împărțirii cantității de energie electrică livrată sau absorbită de componenta respectivă și a timpului petrecut în ea. Se calculează din următoarea expresie:

P = V ∙ I

În această ecuație V este diferența de potențial prin componentă și I este curentul curentului electric care trece prin el.

În cazul particular în care componenta este o rezistență electrică, se pot utiliza următoarele expresii pentru calcularea puterii: P = R ∙ I² = V² / R, unde R este valoarea rezistenței electrice a componentei respective.

Puterea de căldură

Puterea calorică a unei componente este definită ca fiind cantitatea de energie disipată sau eliberată sub formă de căldură de către componenta menționată într-o unitate de timp. Se calculează din următoarea expresie:

P = E / t

În expresia menționată E este energia eliberată sub formă de căldură.

Sunet de putere

Puterea sonoră este definită ca energia transportată de un val de sunet într-o unitate de timp printr-o anumită suprafață.

Astfel, puterea sonoră depinde atât de intensitatea undei sonore, cât și de suprafața traversată de acea undă, și se calculează prin intermediul următoarelor integrate:

P_S = ⌠_S eu_S ∙ d S

În acest integral, Ps este puterea sonoră a valului, Is este intensitatea sunetului valului și dS este diferența dintre suprafața traversată de unde.

Puterea nominală și puterea reală

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

Termenul nominal este folosit deoarece această putere, în general, este utilizată pentru a caracteriza mașina, pentru ao desemna.

Pe de altă parte, puterea reală sau utilă - adică puterea care este de fapt folosită, generează sau utilizează mașina sau motorul - este, în general, diferită de puterea nominală, fiind de obicei mai mică.

Exemple

Primul exemplu

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

soluție

Pentru a calcula puterea, se folosește următoarea expresie:

P = W / t

Cu toate acestea, în primul rând este necesar să se calculeze lucrarea făcută 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 este traversat de un curent de 10 A.

soluție

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

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W

referințe

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