Formule e unità di potenza fisica, tipi di alimentazione (con esempi)

il potere fisico si riferisce alla quantità di lavoro svolto (o energia consumata) da un'unità di tempo. Il potere è una grandezza scalare, essendo la sua unità di misura nel Sistema internazionale di unità luglio al secondo (J / s), noto come Watt in onore di James Watt.

Un'altra unità di misura abbastanza comune è il tradizionale cavallo vapore. In fisica vengono studiati diversi tipi di potenza: potenza meccanica, potenza sonora, potenza termica, tra gli altri. In generale, c'è un'idea intuitiva del significato del potere. Di solito è associato a maggiore potenza, maggiore consumo.

Quindi, una lampadina consuma più energia elettrica se la sua potenza è maggiore; lo stesso accade con un asciugacapelli, un radiatore o un personal computer.

Pertanto è necessario comprendere il suo significato, i diversi tipi di poteri esistenti e capire come viene calcolato e quali sono le relazioni tra le sue unità di misura più comuni.

indice

• 1 formule
• 2 unità
• 3 tipi di alimentazione
  • 3.1 Potenza meccanica
  • 3.2 Potenza elettrica
  • 3.3 Potenza termica
  • 3.4 Potenza sonora
  • 3.5 Potenza nominale e potenza reale
• 4 esempi
  • 4.1 Primo esempio
  • 4.2 Secondo esempio
• 5 riferimenti

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 il potere, W è il lavoro e t è il tempo.

Se si desidera calcolare la potenza istantanea, è necessario utilizzare la seguente formula:

In questa formula Δt è l'incremento del tempo, F è la forza e v è la velocità.

unità

L'unicità del potere nel Sistema internazionale di unità è luglio al secondo (J / s), noto come watt (W). È anche abbastanza comune in determinati contesti usare altre unità come kilowatt (kW), potenza (CV), tra gli altri.

Ovviamente, il kilowatt equivale a 1000 watt. D'altra parte, l'equivalenza tra il cavallo vapore e il watt è la seguente:

1 CV = 745,35 W

Un'altra unità di potenza, sebbene il suo uso sia molto meno comune, è l'ergio al secondo (erg / s), che equivale a 10^-7 W.

È importante distinguere il kilowatt dal kilowattora (kWh), poiché quest'ultimo è un'unità di energia o di lavoro e non di energia.

Tipi di potenza

Tra i diversi tipi di potere esistenti, alcuni dei più importanti sono quelli che verranno studiati successivamente.

Potenza meccanica

La potenza meccanica esercitata su un solido rigido si ottiene effettuando 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 esso.

Nel caso in cui vi sia anche un movimento di rotazione del solido rigido e che, quindi, le forze esercitate su di esso modificano la sua velocità angolare dando origine ad un'accelerazione angolare, esso deve:

P = F ∙ v + M ∙ ω

In questa espressione M è il momento risultante delle forze applicate e ω è la velocità angolare del corpo.

Energia elettrica

L'energia elettrica fornita o consumata da un componente elettrico è il risultato della divisione della quantità di energia elettrica erogata o assorbita da quel componente e del tempo trascorso in essa. Viene calcolato dalla seguente espressione:

P = V ∙ I

In questa equazione V è la differenza di potenziale attraverso il componente e I è la corrente della corrente elettrica che lo attraversa.

Nel caso particolare che il componente sia una resistenza elettrica, per calcolare la potenza si possono usare le seguenti espressioni: P = R ∙ I² = V² / R, dove R è il valore della resistenza elettrica del componente in questione.

Potenza termica

Il potere calorifico di un componente è definito come la quantità di energia dissipata o rilasciata sotto forma di calore da detto componente in un'unità di tempo. Viene calcolato dalla seguente espressione:

P = E / t

In detta 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.

Pertanto, la potenza del suono dipende sia dall'intensità dell'onda sonora che dalla superficie attraversata da quell'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 di superficie attraversato dall'onda.

Potere nominale e potere reale

La potenza nominale è la potenza massima che una macchina o un motore deve o può offrire in normali condizioni d'uso; cioè, la potenza massima che la macchina o il motore può supportare o offrire.

Il termine nominale è usato perché quella potenza in generale è usata per caratterizzare la macchina, per nominarla.

D'altra parte, il potere reale o utile - cioè, il potere effettivamente utilizzato, genera o utilizza la macchina o il motore - è generalmente diverso dalla potenza nominale, essendo generalmente inferiore.

Esempi

Primo esempio

Vuoi sollevare un pianoforte da 100 kg con una gru fino al settimo piano ad un'altezza di 20 metri. La gru impiega 4 secondi per sollevare il piano. Calcola la potenza della gru.

soluzione

Per calcolare la potenza, viene utilizzata la seguente espressione:

P = W / t

Tuttavia, in primo luogo 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 un resistore da 10 Ω attraversato da una corrente di 10 A.

soluzione

In questo caso è necessario calcolare l'energia elettrica, per la quale viene utilizzata la seguente formula:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W

riferimenti

1. Resnik, Halliday & Krane (2002).Fisica Volume 1. Cecsa.
2. Potere (fisico). (N.d.). In Wikipedia Estratto il 3 maggio 2018 da es.wikipedia.org.
3. Potere (fisica). (N.d.). In Wikipedia Estratto il 3 maggio 2018 da en.wikipedia.org.
4. Resnick, Robert & Halliday, David (2004).4a fisica. CECSA, Messico.
5. Serway, Raymond A; Jewett, John W. (2004). Fisica per scienziati e ingegneri (6a edizione). Brooks / Cole.