Definición de poder y fórmulas
¿Cuántas rutas conoce para llegar desde su residencia a la tienda de comestibles más cercana? Si una ruta está bloqueada por cualquier motivo, tomar la otra puede llevarlo a donde necesita ir. Esta analogía se aplica a la física en el sentido de tener múltiples ecuaciones que equivalen a lo mismo. Por ejemplo, la potencia se puede calcular de dos formas diferentes. Repasemos las dos fórmulas de potencias y trabajemos con algunos ejemplos usando estas fórmulas.
Poder
El poder es la rapidez con la que se usa la energía. Los motores de los automóviles funcionan, lo que permite que el automóvil se mueva por la carretera. Cuanto más rápido pueda trabajar el automóvil, mayor será la potencia. Los vehículos de mayor potencia pueden mover el automóvil muy rápidamente. La primera ecuación de potencia es el trabajo dividido por el tiempo, como puede ver a continuación.
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La unidad de trabajo es el julio y el tiempo se mide en segundos. Un julio por segundo se denomina vatio (o W), que es la unidad de potencia. El trabajo es el producto escalar de la fuerza y el desplazamiento, que se representa como:
¿Qué es el flujo laminar en Física?
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Suponiendo que la fuerza y el desplazamiento están en la misma dirección, θ será igual a 0, lo que reduce la ecuación al producto de la fuerza y el desplazamiento. Conectando esto a la ecuación de potencia original, obtenemos:
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Podemos tomar esta ecuación en otra dirección, al igual que podemos tomar diferentes rutas hacia la tienda de comestibles convirtiendo el desplazamiento en el tiempo en velocidad. Que, como puede ver a continuación, es:
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Sin embargo, hay un inconveniente al usar la ecuación Fv , ya que la velocidad debe ser constante. Ahora que hemos analizado las dos ecuaciones de potencia, usémoslas para resolver algunos problemas de física relacionados con la potencia.
¿Qué es la transformación de la energía?
Escenarios de energía
Ejemplo 1
Aquí está nuestro primer ejemplo, y aquí está nuestro mensaje:
Aviso: un robot tiene que mover una caja de 1000 kg desde el suelo hasta un estante a 3 metros del suelo. El robot puede hacer esto en 4 segundos. ¿Cuál es la potencia nominal del robot?
Ahora, aquí está nuestra solución:
Solución: como vamos a calcular la potencia del robot, necesitamos la ecuación de potencia. Como tenemos la masa de la caja, la distancia que se movió la caja y el tiempo que tomó moverla, usaremos:
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La F en el numerador es el peso de la caja (mg) y la d en el numerador es la distancia que se movió la caja (h). Esto cambia nuestra ecuación para ser:
Turbo en Motores: Qué es, Características y Funcionamiento
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Conectando estos valores, obtenemos nuestra respuesta, que es:
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Esa es la potencia nominal del robot en este escenario. Si pudiera llevar esa masa al estante más rápido, su potencia nominal sería mayor. Echemos un vistazo a otro ejemplo.
Ejemplo 2
Aviso: Otro robot tiene una potencia de 1000 vatios. ¿Qué fuerza tiene que aplicar a una masa de 500 kg para moverla a 3 m / s?
Solución: dado que este escenario involucra velocidad y fuerza, usaremos:
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Resolviendo para F , obtenemos:
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Introducir el valor da como resultado la fuerza aplicada por el robot, que es:
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Tenemos un escenario más para trabajar. ¡Hagámoslo!
Ejemplo 3
Indicación: un atleta de 65 kg está en una competencia. En un evento, puede usar la fuerza de su brazo para levantar un peso de 25 kg 0,5 metros en 0,3 segundos. En un segundo evento, tiene que escalar una cuerda vertical solo con los brazos. ¿Qué tan rápido puede trepar por la cuerda?
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Solución: En este escenario, necesitamos igualar ambas ecuaciones de potencia entre sí y resolver el tiempo. Los primeros pasos se ven así:
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Aquí es donde:
- m a es la masa del atleta
- v up es la velocidad del atleta que sube por la cuerda
- m w es la masa del peso
- h wl es la altura a la que se levantó el peso
- t l es el tiempo necesario para levantar el peso
- g es la aceleración debida a la gravedad
Podemos cancelar g desde ambos lados y resolver v hacia arriba dando como resultado:
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Conectar los valores da como resultado:
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En otras palabras, el atleta trepó por la cuerda a una velocidad de 0,64 m / s.
Resumen de la lección
La potencia es la rapidez con la que se usa la energía y la unidad de medida es joule por segundo o vatio (representado por W). Hay dos ecuaciones de potencia que involucran objetos en movimiento.
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La velocidad en la primera ecuación debe ser constante para poder usarse. El uso de cada ecuación de forma independiente o conjunta nos permite resolver una variedad de problemas de física relacionados con la potencia.
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