Potência

 

A potência de uma força corresponde à rapidez com que o trabalho é realizado, ou seja, com que a energia é transformada.

Se um motor I eleva um bloco de massa m a uma altura h em 10s e outro motor II eleva o mesmo bloco de mesma massa m a  

 

mesma altura h em 5s, então o trabalho realizado (energia transformada,”gasta”) pelos dois motores é a mesma, pois W=m.g.h, mas, o motor II tem o dobro da potência do motor I, pois realiza o mesmo trabalho em menor tempo.

Assim, definimos potência média (Pm) como sendo a grandeza escalar fornecida pela relação:

onde W é o trabalho (medido,no SI, em J) realizado no intervalo de tempo Dt (medido, no SI, em s). A unidade de potência no sistema internacional de unidades (SI) é o watt (W) em homenagem a James Watt e que é definida como a potência de um sistema capaz de realizar um trabalho de um joule (1 J) em um segundo (1s).

 

Temos ainda outras unidades de potência:  1CV=735,5W e 1HP=746W

 

O que você deve saber

 * 

Pm – potência média, medida no SI em watt (W) e mede a rapidez com que o trabalho é realizado (a energia é transferida)

W – trabalho, medido no SI em joules (J)  ---  Dt – intervalo de tempo em que o trabalho é realizado, medido no SI em segundo s.

* 1W é definida como a potência de um sistema capaz de realizar um trabalho de um joule (1 J) em um segundo (1s).

 

Gráfico da potência em função do tempo

Se a potência for constante, o gráfico da potência Po em função do tempo será o da figura abaixo.

Área do retângulo=Po.Dt I  ---  Po=W/Dt  ---  W=Po.D II  ---  observe que I=II  ---  assim em todo gráfico Po x Dt, o trabalho realizado é numericamente igual a área , mesmo que a potência seja variável.

 

Relação entre potência média (Pm) e velocidade média (Vm)

Considere uma força constante de intensidade F realizando um trabalho W num deslocamento d, de modo que a direção de  forme um ângulo a com a direção do deslocamento.

O trabalho realizado pela força  neste deslocamento  é fornecido por W=F.d.cosa e a respectiva potência média por Pm=W/Dt  ---  Pm=F.d.cosa/Dt  ---  Vm=d/Dt  ---  Pm=F.Vm.cosa  ---  se  e  tiverem a mesma direção (a=0o), teremos  --- Pm=F.Vm.cos0o  ---  Pm=F.Vm

A potência instantânea Po é obtida substituindo-se a velocidade média Vm pela instantânea V  ---  Po=F.V

 

O que você deve saber

* Pm=F.Vm.cosa  ---  se  e  tiverem a mesma direção (a=0o), teremos  --- Pm=F.Vm.cos0o  ---  Pm=F.Vm

A potência instantânea Po é obtida substituindo-se a velocidade média Vm pela instantânea V  ---  Po=F.V

* Em todo gráfico F x V a potência é fornecida pela área

 

Rendimento

 Considere uma determinada máquina realizando certo trabalho. A potência útil (Pu) é a potência que a máquina utiliza na realização de um trabalho externo; a potência dissipada (Pd) corresponde à potência não aproveitada, perdida no interior da máquina sob forma de calor.

Para poder realizar o trabalho útil (externo), a máquina deve receber uma potência total (Pt), que deve valer: Pt=Pd + Pu.

Portanto, da potência total fornecida à máquina só uma porcentagem, potência útil é aproveitada, pois parte dela é perdida (potência dissipada). Assim, rendimento ( h - letra grega eta) de uma máquina é sua capacidade de realização de determinado trabalho e é  definido como sendo a razão entre a potência útil (Pu) e a potência total (Pt):

Então, por exemplo, se o motor de um carro estiver bem regulado ele apresentará maior rendimento, percorrendo uma distancia maior com a mesma quantidade de combustível que outro carro de mesmas características, mas com o motor desregulado. Como o rendimento é uma relação entre duas grandezas de mesmas unidades, elas se cancelam e ele não terá unidade (grandeza adimensional). Sendo Pu sempre menor que Pt, h sempre será menor que 1, que normalmente é multiplicado por 100, sendo assim expresso em porcentagem.

 

 

Exercícios