Conceptul de lucru mecanic implică forță și deplasare; teorema lucru mecanic-energie raportează lucrul mecanic net efectuat asupra unui corp la diferența de energie cinetică a acestuia, calculată între două puncte de pe traiectoria lui. Niciuna dintre aceste cantități sau relații nu implică timp în mod explicit, dar știm că timpul disponibil pentru a realiza o anumită cantitate de lucru mecanic este adesea la fel de important pentru noi ca și cantitatea în sine. În figura de la începutul capitolului, mai mulți sprinteri au atins aceeași viteză la sosire și, prin urmare, au făcut aceeași cantitate de lucru mecanic, dar câștigătorul cursei a făcut-o în cel mai mic timp.
Exprimăm relația dintre lucrul mecanic depus și intervalul de timp implicat în realizarea acesteia, prin introducerea conceptului de putere. Deoarece lucrul mecanic poate varia în funcție de timp, definim mai întâi puterea medie ca lucrul mecanic efectuat într-un interval de timp, împărțit la intervalul de timp,
(7.10) Pmed = ΔW/Δt.
Apoi, putem defini puterea instantanee (denumită frecvent pur și simplu putere).
| PUTEREA
Puterea este definită ca rata de lucru mecanic efectuat sau limita puterii medii pentru intervale de timp care se apropie de zero, (7.11) P = dW/dt. |
Dacă puterea este constantă pe un interval de timp, puterea medie pentru acel interval este egală cu puterea instantanee, iar lucrul mecanic efectuat de agentul care furnizează puterea este W = PΔt. Dacă puterea într-un interval variază în timp, atunci lucrul mecanic efectuat este integrala de timp a puterii,
W = ∫Pdt.
Teorema energie-lucru mecanic relatează modul în care lucrul mecanic poate fi transformat în energie cinetică. Deoarece există și alte forme de energie, așa cum discutăm în capitolul următor, putem defini puterea și ca rata de transfer de energie. Lucrul mecanic și energia sunt măsurate în unități de jouli, astfel încât puterea este măsurată în unități de jouli pe secundă, care a primit numele SI wați, abrevierea W: 1 J/s = 1 W. O altă unitate comună pentru exprimarea capacității de putere a dispozitivelor de zi cu zi este cal putere: 1 cp = 746 W.
| EXERCIȚIUL 7.8
Estimați puterea consumată de un halterofil care ridică o halteră de 150 kg la 2 m în 3 s |
Puterea implicată în deplasarea unui corp poate fi exprimată și în termeni de forțe care acționează asupra acestuia. Dacă o forță F⃗ acționează asupra unui corp care este deplasat dr⃗ într-un timp dt, puterea cheltuită de forță este
(7.12) P = dW/dt =F⃗⋅dr⃗/dt = F⃗⋅(dr⃗/dt)=F⃗⋅v⃗ ,
unde v⃗ este viteza corpului. Faptul că există limitele implicate de derivate, pentru mișcarea unui corp real, justifică rearanjarea infinitezimalelor.
Sursa: Physics, University Physics (OpenStax), gratuit sub licență CC BY 4.0. Traducere și adaptare de Nicolae Sfetcu. © 2022 MultiMedia Publishing, Fizica, Volumul 1
Descoperă mai multe la MultiMedia
Abonează-te ca să primești ultimele articole prin email.





Lasă un răspuns