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 o tempo mínimo com que uma maquina vá produzir trabalho, dando assim maior credibilidade do que a quantidade de trabalho que ela poderá realizar.[1]

Fórmula[editar | editar código-fonte]

A potência P é dada por P=\frac{W}{t} Onde W= trabalho realizado

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): é a energia consumida ao longo de um percurso (\!W=F.x)

Potência: sabendo a Força aplicada (constante) e a velocidade da partícula: P=\frac{\delta W}{\delta t}=\frac{\delta (F . x)}{\delta t}=F\frac{\delta  x}{\delta t}=F . v

  • Quantidade de Calor (\,\!Q_c): é a variação da energia térmica (\,\!\Delta E_T).
  • Potência instantânea O intervalo de tempo com que um trabalho é feito é algo de extrema importância para sabermos assim a potência instantânea, que pode ser dado pela taxa de variação instantânea com a qual o trabalho é realizado, podendo ser escrito como:P=\frac{dW}{dt}.[1] .

Unidades de potência[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Unidades de potência

No 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 (10–3W) e quilowatt, kW (103W), entre tantas. Pode-se utilizar estas unidades multiplicadas por hora, O Kwh (quilowatt-hora),que por definição é a energia correspondente á potência de 1 Kw durante uma hora. Esta unidade pode ser observado na conta de energia elétrica.

Ainda se usam, conquanto apenas por motivos histórico-práticos, unidades não-oficiais como cavalo-vapor, CV (735,5W), horse power, Hp (746,6W) e outras unidades híbridas.

Potência do ser humano[editar | editar código-fonte]

A potência consumida/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 motor[editar | editar código-fonte]

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=\frac{ 2 . \pi . n . T }{60 . 75} onde P [cv] , T [kgf.m], n [rpm].


Potência em kW: P=\frac{ 2 . \pi . n . T . 0,73549875 }{60 . 75} onde P [kW], T [kgf.m], n [rpm].


Potência em kW: P=\frac{ 2 . \pi . n . T }{60.1000} onde P [kW], T [N.m], n [rpm].

Potência em kW: P=\frac{ n . T }{9549,29658548} onde P [kW], T [N.m], n [rpm].

Outra maneira:

\mbox{Potência} = \mbox{Torque} \times 2 \pi \times \mbox{Velocidade angular}

Adicionando as unidades (velocidade angular em Hertz ou rotações por segundo, rps):

 \mbox{Potência (W)} = \mbox{Torque (N}\cdot\mbox{m)} \times 2 \pi \times \mbox{Velocidade angular(Hz ou rps)}


 \mbox{Potência (kW)} = \frac{ \mbox{Torque (N}\cdot\mbox{m)} \times 2 \pi \times \mbox{Velocidade angular (rpm)}} {60000}
 \mbox{P (kW)} = \frac{ \mbox{T (N}\cdot\mbox{m)} \times \mbox{n (rpm)}} {9549,29658548}

Potência específica[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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=\frac{W}{t} [1]

Sendo essa uma maneira alternativa de se encontrar a potência média.

Propriedade gráfica[editar | editar código-fonte]

No caso em que uma potência e constante , o gráfico da potência em função do tempo esta representado na Figura ao lado.Pode-se concluir que a potencia é caracterizada pela área abaixo da curva, que é numericamente igual ao trabalho W realizado no intervalo de tempo \Delta t [2] .

Gráfico de potência em função do tempo.

 P=\frac{W}{\Delta t}= W=P.\Delta t

A propriedade é valida também quando a potência e variável, sendo que a potência e numericamente igual a área abaixo da curva, sendo igual numericamente ao trabalho realizado num intervalo de tempo. [2]

Potência e velocidade[editar | editar código-fonte]

Considerando uma força constante \overrightarrow{F} que atua num corpo durante um intervalo de tempo, no qual o deslocamento é \overrightarrow{d}, como observado na Figura ao lado. Assim, a potência média da força pode ser escrita como: [2]

Trabalho de uma força constante atuando em um corpo durante um intervalo de tempo, no qual ocorre um deslocamento.

P_m=\frac{W}{\Delta t} = \frac{F.d.\cos\theta}{\Delta t}

P_m= F.v_m.\cos\theta

Onde: v_m é o modulo da velocidade média.

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=\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 \overrightarrow{F} que faz um ângulo \theta=0com a direção do movimento da partícula, temos: [3]

P=\frac{dW}{dt} = \frac{F.\cos\theta.dx}{dt}= F.\cos\theta\frac{dx}{dt}

P= F.v.\cos\theta

Em casos, no qual a força aplicada é paralela a velocidade, temos que: \theta=0, assim \cos\theta=1,então pode-se escrever que:

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[editar | editar código-fonte]

Ver artigo principal: Potência elétrica

A 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 fornecida é dado por: [4]

P_el= V.I.\scriptstyle \sqrt{3}

No qual V e I representam respectivamente, a tensão entre as fases e á corrente presente em uma das fases. Em relação a corrente alternada, a potência pode ser decomposta em duas componentes: a potência Ativa, relacionada com as cargas de caráter resistivo, e a potência Reativa, decorre da formação periódica dos campos magnético e elétrico no circuito. [4]

Potência e energia[editar | editar código-fonte]

Potência pode estar relacionado a qualquer processo em que haja fluxo de energia. Em um sistema no qual se fornece (ou recebe) energia \Delta E, em um intervalo de tempo \Delta t, a potência média fornecida(ou recebida) pelo sistema pode ser dado por: [2]

P_m=\frac{\Delta E}{\Delta t}

Rendimento[editar | editar código-fonte]

Potência esta relacionado com a energia recebida, no qual um objeto ao receber uma potência 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 será denominada potência total, enquanto que a energia perdida num processo, por exemplo, a energia perdida com o atrito, sera denominada de potência dissipada; a energia que sobra, que e capaz de realizar um trabalho é denominada de potência útil.

O rendimento esta relacionado entre o quociente entre a potência utilizada para provocar a ação e a potencia total fornecida. [5]

n=\frac{P_u}{P_t}

Referências

  1. a b c d ALONSO, Marcelo. Física. Um curso universitário. São Paulo: Edgard Blucher, 1972. ISBN 8521200382.
  2. a b c d Sampaio, J.L.| Calçada, C.S. (2008). : Física Saraiva S. A. Livreiros Editores [S.l.]  Texto "isbn-978-85-357-0958-2" ignorado (Ajuda); Parâmetro desconhecido |Páginas= ignorado (|páginas=) (Ajuda)
  3. a b c Jearl Walker (2012). : Halliday & Resnick: Fundamentos de Física LTC- Livros Técnicos e científicos Editora Ltda [S.l.]  Texto "isbn-978-85-216-1903-1" ignorado (Ajuda); Parâmetro desconhecido |Páginas= ignorado (|páginas=) (Ajuda)
  4. a b Viana, Augusto Nelson Carvalho.; Bortoni, Edson da costa; Nogueira, Fabio Jose Horta; Haddad , Jamil; Nogueira, Luis Augusto Horta; Venturini, Osvaldo José; Yamachita, Roberto Akira. Eficiência energética: Fundamentos e Aplicações. Universidade Federal de Itajubá: ELEKTRO Eletricidade e Serviços S.A., 2012.
  5. Felipe, Coelho. «Física» (PDF). Universidade Federal de Juiz de Fora- Curso pré Universitário Popular. Consultado em 02 de dezembro de 2015.