Potência [Física]

A potência é uma escala de quantidade física, medida em watts (W). Pode ser definida como a taxa de conclusão por segundo ou o consumo de energia por segundo. O watt, unidade de desempenho do Sistema Internacional de Unidades (SI), é igual a 1 joule por segundo.

Na física, o poder é a quantidade que determina a quantidade de energia que uma fonte emite para cada unidade de tempo. Em outras palavras, desempenho é a taxa na qual uma determinada quantidade de energia é convertida ou a velocidade na qual o trabalho é feito. Potência também pode ser entendida como força multiplicada pela velocidade.

Em outras indústrias, como engenharia, entender a questão do desempenho é de grande relevância, pois é importante definir o tempo mínimo que a máquina irá produzir quando um engenheiro projeta uma máquina do ponto de vista da engenharia, ou seja, mais credibilidade do que se apenas a quantidade de trabalho que ela poderia.

Desempenho é a taxa de mudança da potência fornecida ou entregue por um sistema durante um determinado período de tempo.

A unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades (SI) é de Watts: 1 watt é igual a 1 joule por segundo.

Se uma máquina é capaz de fazer o mesmo trabalho que outra em um tempo menor, seu desempenho é considerado maior que o da outra máquina.

O rendimento de um sistema resulta da relação entre a produção líquida e a produção total. A energia que não é útil para o sistema é chamada de dissipação de energia.

Potência é uma grandeza física usada para calcular a quantidade de energia fornecida ou consumida por unidade de tempo. Em outras palavras, é a taxa de mudança de energia em função do tempo. A força é útil para medir a taxa na qual uma forma de energia é transformada fazendo um trabalho.

Dizemos que uma máquina é mais poderosa que outras máquinas se for capaz de realizar o mesmo trabalho em menos tempo ou ainda executar um número maior de tarefas no mesmo intervalo de tempo.

A potência P é dada por:

 Onde W = trabalho realizado

e t = tempo com que se executa o trabalho.

Variação de energia trata-se da energia que mudou de natureza ou transitou para outro local.

A variação de energia recebe diversos nomes, quando se refere a tipos específicos de energia:

Trabalho W ): é a energia consumida ao longo de um percurso:

Potência: sabendo-se a força aplicada (constante) e a velocidade da partícula:

A unidade de medida para a potência assumida pelo SI é Watts (W), uma unidade que corresponde a Joules por segundo (J / s). A unidade Watt foi adotada em 1882 como uma espécie de homenagem aos trabalhos desenvolvidos por James Watt, que eram de extrema relevância para o desenvolvimento de motores a vapor.

Na física, o trabalho é a medida de transformar uma forma de energia em outras formas de energia, aplicando uma força. Portanto, a definição de poder pode estar relacionada a qualquer forma de energia, como energia mecânica, energia potencial elétrica e energia térmica.

Cálculo de Potência

Podemos determinar a potência obtida aplicando uma força F que desloca um corpo de massa m a uma distância d. Note:

Na situação descrita acima, podemos calcular a potência do movimento usando a definição de potência média:

Para este propósito, devemos lembrar que o trabalho feito por uma força F pode ser calculado de acordo com a seguinte fórmula:

F – força aplicada (N)
d – distância percorrida (m)
θ – ângulo formado entre F e d (º)

Assumindo as duas equações anteriores em uma, temos a seguinte equação para o cálculo da potência, que se refere a alguma forma de energia:

Nos casos em que a força aplicada é paralela à distância percorrida pelo corpo, o cosseno do ângulo θ tem seu valor máximo (cos 0 ° = 1). Portanto, a potência média pode ser calculada a partir da seguinte relação:

De acordo com o cálculo mostrado acima, é possível calcular a potência com a qual a energia presente em um corpo é convertida. Isso é possível se soubermos a magnitude da força resultante, que deve ser multiplicada pela velocidade média que o corpo percorre ao longo da distância d. Deve-se notar, no entanto, que a definição dada acima se aplica apenas aos valores constantes de F.

Potência Instantânea

O poder instantâneo é uma medida da quantidade de trabalho realizado em um procedimento por um tempo muito curto (infinitesimal). Assim, podemos dizer que o poder instantâneo, a taxa de variação da quantidade de trabalho durante um período de tempo tende a zero.

O poder instantâneo é usado para calcular a velocidade do trabalho para fazer cada momento, não para um processo longo. Quanto menores os intervalos de tempo Δt, mais precisas serão as medições instantâneas de potência.

Potência Mecânica

Potência mecânica é definida como a taxa de mudança de formas de energia em relação ao estado de movimento de um corpo. Podemos calcular a potência mecânica de um corpo através das variações da sua energia cinética e da sua energia potencial (gravitacional ou elástica, por exemplo) em movimento. No entanto, a força associada à conversão de energia mecânica aplica-se apenas a sistemas dissipativos (que têm fricção) porque a energia mecânica dos corpos permanece constante e sem atrito e outras forças dissipativas.

De acordo com a Lei de Energia do Trabalho, é possível calcular a quantidade de trabalho que é feito em um corpo variando a energia cinética que ele recebe.

O corpo de massa m mostrado na figura seguinte é acelerado pela ação de uma força F cuja velocidade varia de v0 a vF:

Legenda:
v₀ – velocidade inicial (m/s)
v_F – velocidade final (m/s)

Segundo o Teorema Trabalho-Energia, o trabalho realizado sobre o corpo é dado da seguinte forma:

ΔK – variação da energia cinética (J)
K_F –energia cinética final (J)
K_{I –}energia cinética inicial (J)
m – massa do corpo (kg)

Assim, a potência mecânica relacionada a esse movimento pode ser calculada através da seguinte equação:

Potência Elétrica

A potência elétrica é uma medida importante que precisa ser analisada ao comprar um dispositivo. O desempenho eléctrico de um dispositivo que mede a quantidade de energia eléctrica que podem ser transformadas em outras formas de energia a cada segundo dispositivo. Um misturador 600-W, por exemplo, 600 J de energia eléctrica por segundo convertida em energia cinética e de transferência de calor, e vibração ondas sonoras nas suas lâminas.

Como sabemos, o desempenho é geralmente com base na relação entre o trabalho realizado e o tempo pode ser calculado que passou durante a sua implementação. Portanto, aqui usamos a definição do trabalho realizado pela força elétrica:

A potência elétrica funciona da seguinte maneira: Se um dispositivo for conectado, é formada entre seus terminais, uma diferença de potencial (ΔU). Quando uma diferença de potencial (ΔU) é aplicado a um material condutor, uma quantidade de trabalho
(τ_Fel) é aplicada às cargas eléctricas (q) é executada nos circuitos do dispositivo, fazendo, assim, que estas cargas para mover e eles dê energia cinética. O movimento de cargas numa direção preferida é referida como uma corrente eléctrica (i). A energia eléctrica (P) é de novo a medida da quantidade de trabalho (τFel) das cargas de cada segundo (At) do funcionamento do aparelho foi realizada.

O consumo de energia eléctrica é, por conseguinte, determinada pela potência do ligado aos dispositivos de alimentação e o seu tempo de funcionamento.

Potência Termodinâmica

O desempenho termodinâmico pode ser calculado determinando a quantidade de trabalho que é realizada por um gás (ou por um gás) durante sua expansão ou compressão isobárica (pressão constante) durante um período de tempo.

Também é possível calcular a potência de uma fonte de calor relacionando a quantidade de calor sensível ou latente emitido por intervalo de tempo.

Nas transformações isobáricas, é possível determinar a potência fornecida ou entregue por um gás. Para isso, temos que considerar a fórmula usada para calcular o trabalho termodinâmico em uma transformação isobárica:

Legenda:
P_r – pressão (Pa)
P_ot – potência (W)
ΔV – variação de volume (m³)