- formule
- unità
- Tipi di potere
- Potenza meccanica
- Energia elettrica
- Potenza di riscaldamento
- Potenza sonora
- Potenza nominale e potenza reale
- Esempi
- Primo esempio
- Soluzione
- Secondo esempio
- Soluzione
- Riferimenti
La potenza fisica si riferisce alla quantità di lavoro (o energia consumata) per unità di tempo. La potenza è una grandezza scalare, la sua unità di misura nel Sistema Internazionale di Unità è il joule al secondo (J / s), noto come il watt in onore di James Watt.
Un'altra unità di misura abbastanza comune è la potenza tradizionale. In fisica vengono studiati diversi tipi di potenza: potenza meccanica, potenza sonora, potere calorifico, tra gli altri. In generale c'è un'idea intuitiva del significato di potenza. Di solito è associato a maggiore potenza, maggiore consumo.
Quindi, una lampadina consuma più energia elettrica se la sua potenza è maggiore; Lo stesso vale per un asciugacapelli, un termosifone o un personal computer.
Pertanto, è necessario comprenderne appieno il significato, i diversi tipi di poteri che esistono e capire come viene calcolato e quali sono i rapporti tra le sue unità di misura più comuni.
formule
Per definizione, per calcolare la potenza consumata o fornita in un intervallo di tempo, viene utilizzata la seguente espressione:
P = W / t
In questa espressione P è potenza, W è lavoro e t è tempo.
Se quello che vuoi è calcolare la potenza istantanea, dovresti usare la seguente formula:
In questa formula ∆t è l'incremento del tempo, F è la forza ev è la velocità.
unità
L'unicità della potenza nel Sistema Internazionale di Unità è il joule al secondo (J / s), noto come watt (W). È anche abbastanza comune in determinati contesti utilizzare altre unità come kilowatt (kW), potenza (CV), tra gli altri.
Ovviamente il chilowatt equivale a 1000 watt. Da parte sua, l'equivalenza tra potenza e watt è la seguente:
1 CV = 745,35 W.
Un'altra unità di potenza, sebbene il suo utilizzo sia molto meno comune, è l'erg al secondo (erg / s), che è equivalente a 10-7 W.
È importante distinguere il chilowatt dal chilowattora (kWh), poiché quest'ultimo è un'unità di energia o lavoro e non di potenza.
Tipi di potere
Tra i diversi tipi di potere esistenti, alcuni dei più importanti sono quelli che verranno studiati di seguito.
Potenza meccanica
La potenza meccanica esercitata su un solido rigido si ottiene realizzando il prodotto tra la forza risultante totale applicata e la velocità trasmessa a quel corpo.
P = F ∙ v
Questa espressione è equivalente all'espressione: P = W / t, e infatti è ottenuta da essa.
Nel caso in cui si verifichi anche un movimento rotatorio del solido rigido e che, quindi, le forze esercitate su di esso ne modifichino la velocità angolare, dando luogo ad un'accelerazione angolare, ne consegue che:
P = F ∙ v + M ∙ ω
In questa espressione M è il momento risultante dalle forze applicate e ω è la velocità angolare del corpo.
Energia elettrica
La potenza elettrica fornita o consumata da un componente elettrico è il risultato della divisione della quantità di energia elettrica erogata o assorbita da detto componente e il tempo trascorso su di esso. Viene calcolato dalla seguente espressione:
P = V ∙ I
In questa equazione V è la differenza di potenziale tra il componente e I è l'intensità della corrente elettrica che lo attraversa.
Nel caso particolare in cui il componente sia una resistenza elettrica, per calcolare la potenza si possono utilizzare le seguenti espressioni: P = R ∙ I 2 = V 2 / R, dove R è il valore della resistenza elettrica del componente in questione.
Potenza di riscaldamento
Il potere calorifico di un componente è definito come la quantità di energia dissipata o rilasciata come calore da detto componente in un'unità di tempo. Viene calcolato dalla seguente espressione:
P = E / t
In questa espressione E è l'energia rilasciata sotto forma di calore.
Potenza sonora
La potenza sonora è definita come l'energia trasportata da un'onda sonora in un'unità di tempo attraverso una certa superficie.
In questo modo la potenza sonora dipende sia dall'intensità dell'onda sonora che dalla superficie percorsa da tale onda, e viene calcolata mediante il seguente integrale:
P S = ⌠ S io S ∙ d S
In questo integrale Ps è la potenza sonora dell'onda, Is è l'intensità sonora dell'onda e dS è il differenziale superficiale attraversato dall'onda.
Potenza nominale e potenza reale
La potenza nominale è la potenza massima che una macchina o un motore richiede o può offrire in normali condizioni di utilizzo; vale a dire la potenza massima che la macchina o il motore può supportare o offrire.
Il termine nominale è usato perché quel potere in generale è usato per caratterizzare la macchina, per nominarla.
Da parte sua, la potenza reale o utile, ovvero la potenza effettivamente utilizzata, generata o utilizzata dalla macchina o dal motore, è generalmente diversa da quella nominale, essendo solitamente inferiore.
Esempi
Primo esempio
Vuoi sollevare un pianoforte da 100 kg a un settimo piano che si trova ad un'altezza di 20 metri. La gru impiega 4 secondi per sollevare il pianoforte. Calcola la potenza della gru.
Soluzione
Per calcolare la potenza viene utilizzata la seguente espressione:
P = W / t
Tuttavia, prima di tutto è necessario calcolare il lavoro svolto dalla gru.
W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19.600 N
Pertanto, la potenza della gru sarà:
P = 19.600 / 4 = 4900 W.
Secondo esempio
Calcola la potenza dissipata da una resistenza da 10 Ω se una corrente di 10 A.
Soluzione
In questo caso, è necessario calcolare la potenza elettrica, per la quale viene utilizzata la seguente formula:
P = R ∙ I 2 = 10 ∙ 10 2 = 1000 W
Riferimenti
- Resnik, Halliday & Krane (2002). Volume di fisica 1. Cecsa.
- Potenza (fisica). (Nd). In Wikipedia. Estratto il 3 maggio 2018 da es.wikipedia.org.
- Potenza (fisica). (Nd). In Wikipedia. Estratto il 3 maggio 2018 da en.wikipedia.org.
- Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Fisica 4 °. CECSA, Messico.
- Serway, Raymond A .; Jewett, John W. (2004). Physics for Scientists and Engineers (6a edizione). Brooks / Cole.