(Un cal-putere metric este puterea necesară pentru a ridica 75 de kilograme la 1 metru în 1 secundă.)
În fizică, puterea este rata de lucru mecanic, cantitatea de energie transferată pe unitate de timp. Neavând nicio direcție, este o cantitate scalară. În sistemul internațional de unități, unitatea de putere este joule pe secundă (J/s), cunoscută sub numele de watt în onoarea lui James Watt, dezvoltatorul condensatorului motorului cu abur din secolul XVIII. O altă măsură comună și tradițională este calul putere (comparativ cu puterea unui cal). Fiind rata de lucru mecanic, ecuația de putere poate fi scrisă:
puterea = lucrul mecanic/timp
Integrala puterii în timp definește lucrul mecanic efectuat. Deoarece această integrală depinde de traiectoria punctului de aplicare al forței și cuplu, se consideră că acest calcul al lucrului mecanic este dependent de cale.
Ca și concept fizic, puterea necesită atât o schimbare în universul fizic cât și un timp specificat în care are loc schimbarea. Acest lucru este diferit de conceptul de lucru mecanic, care este măsurat doar în termeni de schimbare netă a stării universului fizic. Aceeași cantitate de lucru mecanic se efectuează atunci când se urcă o greutate pe scări dacă persoana care o urcă merge sau aleargă, dar mai multă putere este necesară pentru a alerga, deoarece lucrul mecanic se efectuează într-un interval mai scurt de timp.
Puterea de ieșire a unui motor electric este produsul cuplului generat de motor și viteza unghiulară a arborelui său la ieșire. Puterea implicată în deplasarea unui vehicul este produsul forței de tracțiune a roților și viteza vehiculului. Rata la care un bec efectuează conversia energiei electrice în lumină și căldura este măsurată în wați – cu cât sunt mai mulți wați, cu atât mai multă putere sau echivalent cu atât mai multă energie electrică per unitate de timp este folosită.
Unități
Dimensiunea puterii este energia împărțită la timp. Unitatea SI de putere este watt (W), care este egal cu un joule pe secundă. Alte unități de putere includ erg pe secundă (erg/s), cal putere (cp), cal putere metric (Pferdestärke (PS) sau cheval vapeur (CV)) și kilograme pe minut. Un cal putere metric este echivalentă cu 746 wați.
Ecuații pentru putere
Puterea, în funcție de timp, este rata la care se efectuează lucrul mecanic, deci poate fi exprimată prin această ecuație:
P = W/t
unde P este puterea, W este de lucrul mecanic, și t este timpul. Deoarece lucrul mecanic este o forță F aplicată peste o distanță r,
W = F·r
pentru o forță constantă, puterea poate fi rescrisă ca:
P = W/t = F·r/t = F· v
Puterea medie
Ca un exemplu simplu, arderea unui kilogram de cărbune eliberează mult mai multă energie decât detonarea unui kilogram de TNT, dar deoarece reacția TNT eliberează energie mult mai repede, ea oferă mult mai multă putere decât cărbunele. Dacă ΔW este cantitatea de lucru mecanic efectuat pe o perioadă de timp Δt, puterea medie Pmedie pe această perioadă este dată de formula
Pmedie = ΔW/Δt.
Este cantitatea medie de lucru mecanic efectuat sau energie convertită pe unitate de timp. Puterea medie este deseori denumită „putere” atunci când contextul o face clar.
Puterea instantanee este atunci valoarea limită a puterii medii când intervalul de timp Δt se apropie de zero.
P = limΔt→0 Pmedie
În cazul puterii constante P, cantitatea de lucru mecanic efectuat pe o perioadă de timp T este dată de:
W = Pt.
În cazul conversiei energiei, este mai obișnuit să se folosească mai degrabă simbolul E decât W.
Lasă un răspuns