Análogamente al concepto de velocidad, la potencia puede ser media e instantánea. La potencia indica con la cual se realiza un trabajo. ¿Como medimos la rapidez con la que se realiza un trabajo? INTRODUCCION
En la vida cotidiana, interesa saber no sólo el trabajo que se pueda efectuar, sino también la rapidez con que se realiza. Una persona está limitada en el trabajo que pueda efectuar, no sólo por la energía total necesaria, sino también por la rapidez con que transforma esa energía.
CONCEPTO ES UNA MAGNITUD FISICA ESCALAR. ESTA DEFINICION SE FORMULA DE LA SIGUIENTE MANERA POTENCIA (P) P=W = W ∆t t F - t i
SE DETERMINA POTENCIA INSTANTÁNEA ES EL VALOR LÍMITE DE LA POTENCIA MEDIA CUANDO EL INTERVALO DE TIEMPO Δ T SE APROXIMA A CERO. EN EL CASO DE UN CUERPO DE PEQUEÑAS DIMENSIONES: POTENCIA INSTANTANEA Donde P es la potencia, W es el trabajo , t es el tiempo . r es el vector de posición . F es la fuerza . v es la velocidad .
SE DETERMINA SI F ES LA FUERZA QUE REALIZA TRABAJO Y V ES LA VELOCIDAD , LA POTENCIA SE DETERMINA ASÍ: POTENCIA INSTANTANEA P= F .v
UNIDAD DE POTENCIA La unidad de potencia es J/s, se denomina watt (W) o vatio. 1W=1 joule s
SISTEMA INTERNACIONAL Por ejemplo la potencia de los motores se expresan en HP Horse power (HP) 1HP=746watt
Es otra potencia muy utilizada Kilowatt (kW) 1kW=1000watt
SISTEMA TECNICO DE UNIDADES : Kilográmetro por Segundo, (kgm/s) 1 kgm/s = 9,806215 W
SISTEMA TECNICO DE UNIDADES : Kilográmetro por Segundo, (kgm/s) 1 kgm/s = 9,806215 W
TIPOS DE POTENCIA POTENCIA MECANICA POTENCIA ELÉCTRICA POTENCIA SONORA
La potencia mecánica aplicada sobre un sólido rígido viene dado por el producto de la fuerza resultante aplicada por la velocidad: POTENCIA MECANICA
Si además existe rotación del sólido y las fuerzas aplicadas están cambiando su velocidad angular: Donde: F,M, son la fuerza resultante y el momento resultante. V, ω , son la velocidad del punto donde se ha calculado la resultante efectiva y la velocidad angular del sólido.
Para un sólido deformable o un medio continuo general la expresión es más compleja y se expresa como producto del tensor tensión y el campo de velocidades. la variación de energía cinética viene dada por: donde: ,son las componentes del tensor de tensiones de Cauchy . , son las componentes del tensor de velocidad de deformación .
La potencia eléctrica P desarrollada en un cierto instante por un dispositivo viene dada por la expresión POTENCIA ELECTRICA Donde: P(t) es la potencia instantánea, medida en vatios (julios/segundos). I(t) es la corriente que circula por él, medida en amperios. V(t) es la diferencia de potencial (caída de voltaje) a través del componente, medida en voltios.
Si el componente es una resistencia, tenemos: Donde: R es la resistencia, medida en ohmios.
La potencia del sonido , considerada como la cantidad de energía que transporta la onda sonora por unidad de tiempo a través de una superficie dada, depende de la intensidad de la onda sonora y de la superficie , viniendo dada, en el caso general, por: POTENCIA SONORA Donde P s es la potencia I s es la intensidad sonora. dS es el elemento de superficie sobre alcanzado por la onda sonora .
Para una fuente aislada, el cálculo de la potencia sonora total emitida requiere que la integral anterior se extienda sobre una superficie cerrada .
EJEMPLO. Calcule la potencia que requiere un automóvil de 1.200 kg para las siguientes situaciones: El automóvil sube una pendiente de 8º a una velocidad constante de 12 m/s. El automóvil acelera de 14 m/s a 18 m/s en 10 s para adelantar otro vehículo, en una carretera horizontal. Suponga que la fuerza de roce o fuerza de retardo es constante e igual a Fr = 500 N.
SOLUCION. a) A velocidad constante la aceleración es cero, de modo que podemos escribir: F = Fr + mgsen F = 500 N + 1200 kg•9,8 m/s 2 •sen8º = 2.137 N Usando P = Fv resulta P = 2.137N•12m/s = 25644 watts , que expresada en hp resulta 34,3 hp. b) La aceleración es (18m/s - 14m/s)10s = 0,4 m/s 2 . Por 2ª ley de Newton, la resultante de las fuerzas externas debe ser igual a, masa por aceleración. F - Fr = ma F = 1200kg•0,4m/s 2 + 500N = 980 N La potencia requerida para alcanzar los 18 m/s y adelantar es P = Fv = 980N•18m/s = 17.640 watts ó 23,6 hp.