Potência
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Em física, potência é a grandeza que determina a quantidade de energia concedida por uma fonte a cada unidade de tempo. Em outros termos, potência é a rapidez com a qual uma certa quantidade de energia é transformada ou é a rapidez com que o trabalho é realizado.
Potência também pode ser entendida como sendo a força multiplicada pela velocidade.[1]
Em outros ramos, como na engenharia, a compreensão sobre o assunto potência é de grande relevância, dado que quando um engenheiro vai projetar uma máquina, na ótica da engenharia, é importante definir o tempo mínimo no qual a maquina irá produzir trabalho, dando assim maior credibilidade do que se apenas a quantidade de trabalho que ela poderá realizar fosse especificada.[1]
Índice
1 Fórmula
2 Unidades de potência
3 Potência do ser humano
4 Potência de um motor
5 Potência específica
6 Potência média
7 Representação gráfica
8 Potência e velocidade
9 Potência elétrica
10 Potência e energia
11 Rendimento
12 Ver também
13 Referências
Fórmula |
A potência P é dada por P=Wt{displaystyle P={frac {W}{t}}}
Onde W = trabalho realizado
e t = tempo com que se executa o trabalho.
Variação de energia é a 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{displaystyle !W}
): é a energia consumida ao longo de um percurso (W=F⋅x{displaystyle !W=Fcdot x}
)
Potência: sabendo a força aplicada (constante) e a velocidade da partícula:
P=δWδt=δ(F⋅x)δt=Fδxδt=F⋅v{displaystyle P={frac {delta W}{delta t}}={frac {delta (Fcdot x)}{delta t}}=F{frac {delta x}{delta t}}=Fcdot v}
- Quantidade de Calor (Qc{displaystyle ,!Q_{c}}
): é a variação da energia térmica (ΔET{displaystyle ,!Delta E_{T}}
).
- Potência instantânea: como enfatizado anteriormente, é de crucial importância conhecer a taxa com que o trabalho realizado. Assim a potência instantânea pode ser definida como a taxa de variação instantânea com a qual o trabalho é realizado, podendo ser escrita como: P=dWdt{displaystyle P={frac {dW}{dt}}}
.[1].
Unidades de potência |
Ver artigo principal: Unidades de potênciaNo SI, a unidade de potência é o W (watt), dimensionalmente igual a joule por segundo (J.s–1). Usam-se-lhe, conforme a ordem de grandeza, submúltiplos e múltiplos, como, por exemplo, miliwatt, mW (10–3 W) e quilowatt, kW (103 W), entre tantas. Pode-se utilizar estas unidades multiplicadas por hora. O kWh (quilowatt-hora),que por definição é a energia correspondente à potência de 1 kW aplicada durante uma hora. Esta unidade é comumente utilizada na medição de energia elétrica.
Ainda se usam, conquanto apenas por motivos histórico-práticos, unidades não-oficiais como cavalo-vapor, cv (735,5 W), horse power, hp (746,6 W) e outras unidades híbridas.
Potência do ser humano |
A potência consumida ou dissipada por um ser humano é em torno de 100 watts, variando de 85 W durante o sono a 800 W ou mais enquanto pratica desporto. Ciclistas profissionais tiveram medições de 2000 W de potência realizada por curtos períodos de tempo.
Potência de um motor |
A potência fornecida por um motor alternativo (P) pode ser obtida a partir do seu torque (T) e da sua rotação (n):
Potência em CV:
P=2πn⋅T60⋅75{displaystyle P={frac {2pi ncdot T}{60cdot 75}}}
Potência em kW:
P=2πn⋅T⋅0,7354987560⋅75{displaystyle P={frac {2pi ncdot Tcdot 0,73549875}{60cdot 75}}}
Potência em kW:
P=2πn⋅T60⋅1000{displaystyle P={frac {2pi ncdot T}{60cdot 1000}}}
Potência em kW:
P=n⋅T9549,29658548{displaystyle P={frac {ncdot T}{9549,29658548}}}
Outra maneira:
- Potência=Torque×2π×Velocidade angular{displaystyle {mbox{Potência}}={mbox{Torque}}times 2pi times {mbox{Velocidade angular}}}
Adicionando as unidades (velocidade angular em Hertz ou rotações por segundo, rps):
- Potência (W)=Torque (N⋅m)×2π×Velocidade angular(Hz ou rps){displaystyle {mbox{Potência (W)}}={mbox{Torque (N}}cdot {mbox{m)}}times 2pi times {mbox{Velocidade angular(Hz ou rps)}}}
- Potência (kW)=Torque (N⋅m)×2π×Velocidade angular (rpm)60000{displaystyle {mbox{Potência (kW)}}={frac {{mbox{Torque (N}}cdot {mbox{m)}}times 2pi times {mbox{Velocidade angular (rpm)}}}{60000}}}
- P (kW)=T (N⋅m)×n (rpm)9549,29658548{displaystyle {mbox{P (kW)}}={frac {{mbox{T (N}}cdot {mbox{m)}}times {mbox{n (rpm)}}}{9549,29658548}}}
Potência específica |
Chama-se potência específica ou potência mássica a potência por unidade de massa do sistema relativamente ao qual é calculada. Dimensionalmente, no Sistema Internacional de Unidades, exprime-se em watt por quilograma (W.kg–1).
Potência média |
A potência média é dada em um certo intervalo de tempo (t). Para se obter a potência média é necessário que haja o trabalho total (W) e o tempo (t). Após isso, divide-se um pelo outro, encontrando: Pm=Wt{displaystyle P_{m}={frac {W}{t}}}
Esta é uma maneira alternativa de se encontrar a potência média.
Representação gráfica |
Gráfico de potência em função do tempo para o caso particular em que a potência é constante.
Em um gráfico que represente a potência em função do tempo, a área sob a curva é numericamente igual ao trabalho W{displaystyle W}
P=WΔt{displaystyle P={frac {W}{Delta t}}}
W=P⋅Δt{displaystyle W=Pcdot Delta t}
Quando for variável, o trabalho é dado por
W=∫t1t2Pdt{displaystyle W=int _{t_{1}}^{t_{2}}P,dt}
Potência e velocidade |
Trabalho de uma força constante atuando em um corpo durante um intervalo de tempo, no qual ocorre um deslocamento.
Considerando uma força constante F→{displaystyle {overrightarrow {F}}}
Pm=WΔt{displaystyle P_{m}={frac {W}{Delta t}}}
Pm=F⋅vmcosθ{displaystyle P_{m}=Fcdot v_{m}cos theta }
Onde: vm{displaystyle v_{m}}
A potência instantânea é a taxa da variação instantânea com a qual o trabalho e realizado. Em geral, o cálculo da potência instantânea é complexo. No entanto, quando a potência é constante, seu valor pode ser calculado pela mesma fórmula para o calculo da potencia media: [3]
P=dWdt{displaystyle P={frac {dW}{dt}}}
Pode-se expressar a taxa com a qual uma força realiza trabalho sobre uma partícula, ou um objeto que se comporta como partícula, em termos da velocidade e de força. Para uma partícula que se move em linha reta, sob a ação de uma força F→{displaystyle {overrightarrow {F}}}
P=dWdt=F.cosθ.dxdt=F.cosθdxdt{displaystyle P={frac {dW}{dt}}={frac {F.cos theta .dx}{dt}}=F.cos theta {frac {dx}{dt}}}
P=F.v.cosθ{displaystyle P=F.v.cos theta }
Em casos, no qual a força aplicada é paralela à velocidade, temos que θ=0{displaystyle theta =0}
P=F.v{displaystyle P=F.v}
A potência instantânea desenvolvida por uma força F é a taxa com a qual a força realiza um trabalho sobre uma carga em um certo instante. [3]
Potência elétrica |
Ver artigo principal: Potência elétricaA potência elétrica pode ser definida pelo produto entre a corrente e e a tensão medida entre dois pontos onde circula uma corrente elétrica. Existem dois tipos de corrente elétrica, que são a corrente continua, sendo caracterizada como tendo um valor constante em relação ao tempo, e também a corrente alternada, que varia o seu valor de modo senoidal com o tempo.
Para uma corrente alternada trifásica, sendo uma carga alimentada por três condutores, estando a corrente alternada em equilíbrio, a potência ativa fornecida é dada por:[4]
Pel=3VIcosϕ{displaystyle P_{el}={sqrt {3}},V,I,cos phi }
Nessa expressão, V{displaystyle V}
Potência e energia |
Potência pode estar relacionado a qualquer processo em que haja fluxo de energia. Em um sistema no qual se fornece (ou recebe) energia ΔE{displaystyle Delta E}
Pm=ΔEΔt{displaystyle P_{m}={frac {Delta E}{Delta t}}}
Rendimento |
Potência está relacionada com a energia recebida. Ao receber uma potência, um objeto não é capaz de transformar a energia total inteiramente em trabalho: a energia será perdida em algum momento do processo.
A potência total entregue num sistema é denominada potência total, enquanto que a energia perdida num processo, por exemplo, a energia perdida com o atrito, é denominada de potência dissipada; a energia que sobra, que é capaz de realizar um trabalho é denominada de potência útil.
O rendimento está relacionado entre o quociente entre a potência utilizada para provocar a ação e a potencia total fornecida.[5]
η=PuPt{displaystyle eta ={frac {P_{u}}{P_{t}}}}
Ver também |
- Energia
- Watt
Referências
↑ abcd ALONSO, Marcelo; FINN, Edward J. (1972). Física: um curso universitário. São Paulo: Edgard Blücher. ISBN 978-85-212-0831-0 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
↑ abc SAMPAIO, José Luiz; CALÇADA, Caio Sérgio (2008). Física. São Paulo: Saraiva. p. 655. ISBN 978-85-357-0958-2 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
↑ abc WALKER, Jearl (2012). Halliday & Resnick: Fundamentos de Física. 1. Rio de Janeiro: LTC. p. 340. ISBN 978-85-216-1903-1
↑ ab VIANA, Augusto Nelson Carvalho; BORTONI, Edson da Costa; NOGUEIRA, Fabio Jose Horta; HADDAD, Jamil; NOGUEIRA, Luis Augusto Horta; VENTURINI, Osvaldo José; YAMACHITA, Roberto Akira (2012). Eficiência energética: fundamentos e aplicações (PDF). Campinas: Elektro, Universidade Federal de Itajubá, Excen, Fupai. !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
↑ COELHO, Felipe. «Física» (PDF). Universidade Federal de Juiz de Fora - Curso Pré-universitário Popular. Consultado em 2 de dezembro de 2015
