Un culturista y un alumno de quinto grado podrían llevar todos los libros de un estante por un tramo de escaleras, pero no es probable que terminen la tarea en el mismo período de tiempo. El culturista probablemente será más rápido porque tiene una calificación de potencia más alta que la del quinto grado. Del mismo modo, un auto de carreras con una potencia alta TL; DR (demasiado largo; no se leyó) El poder es una medida de cuánto trabajo se realiza en un intervalo de tiempo. Una nota rápida sobre caballos de fuerza: el término está destinado a comparar la salida de una máquina de vapor con la de un caballo, ya que en un motor de 700 caballos de fuerza podría hacer unas 700 veces el trabajo de un solo caballo. Esto se remonta a cuando las máquinas de vapor eran nuevas y uno de los inventores más prominentes que trabajaban para mejorar su eficiencia, James Watt, acuñó el término como una forma de convencer a la persona promedio de su valor. Hay dos formas de calcular la potencia, según la información disponible. Además, hay dos unidades de poder que son igualmente válidas. 1. Potencia en términos de trabajo y tiempo: P \u003d W /t Donde el trabajo W 2. Potencia en términos de fuerza y velocidad: P \u003d F × v Donde la fuerza F Estas ecuaciones no son equivalentes al azar. La segunda ecuación puede derivarse de la primera de la siguiente manera: Comenzando con: P \u003d W /t Tenga en cuenta que trabajo Sustituya esto en: P \u003d F × d /t Entonces, porque el desplazamiento en cualquier unidad de tiempo es velocidad P \u003d F × v La unidad SI de potencia p Sin embargo, al mirar la segunda fórmula para los cables de alimentación a otra unidad. La fuerza por la velocidad da una medida en unidades de Newton-metros por segundo (Nm /s). Luego, debido a que la unidad de energía, el Joule también se define como un Newton-metro (Nm), la primera parte de eso se puede reescribir como un Joule, lo que resulta en la segunda unidad de poder del SI: Joules por segundo (J /s ). Consejos La potencia se puede medir en vatios (W) o julios por segundo (J /s). Considerando la definición de poder y las dos formas de encontrarlo, se obtienen múltiples formas de aumentar el poder de algo Consejos Cómo aumentar la potencia: haga más en un período de tiempo más corto. Esto también implica que una máquina muy fuerte, digamos un culturista altamente musculoso, aún podría faltar poder Del mismo modo, una máquina muy rápida o una persona que no hace mucho, alguien rápidamente agitarse en el lugar pero no llegar a ninguna parte, en realidad no es poderoso. 1. Usain Bolt generó alrededor de 25 W de potencia en su récord de 100 m sprint, que tardó 9,58 segundos. ¿Cuánto trabajo hizo? Debido a que P P \u003d W /t 25 W \u003d W Solución para W 2. ¿Con qué fuerza promedio estaba empujando contra el suelo mientras corría? Dado que el trabajo 239.5 Nm /100 m \u003d 2.395 N 3. ¿Cuánta potencia genera una persona de 48 kg que tarda 6 segundos en subir un juego de escaleras de 3 metros? En este problema, se dan el desplazamiento y el tiempo, lo que permite rápidamente un cálculo de velocidad: v \u003d d /t \u003d 3 m /6 s \u003d 0.5 m /s La segunda ecuación de potencia tiene velocidad, pero también incluye fuerza. Una persona corriendo escaleras arriba está trabajando para contrarrestar la fuerza de la gravedad. Entonces, la fuerza en este caso se puede encontrar usando su masa y aceleración debido a la gravedad, que en la Tierra siempre es igual a 9.8 m /s 2. F grav \u003d mg F grav \u003d 48 kg × 9.8 m /s 2 F grav \u003d 470.4 N Ahora forzar y la velocidad se ajusta a la segunda fórmula de potencia: P \u003d F × v P \u003d 470.4 N × 0.5 m /s P \u003d 235.2 J /s Tenga en cuenta que la decisión de dejar las unidades aquí como J /s en lugar de Watts es arbitraria. Una respuesta igualmente aceptable es 235.2 W. 4. Una potencia en unidades SI es de aproximadamente 746 vatios, que se basa en la carga que un caballo en forma podría haber llevado durante un minuto. ¿Cuánto trabajo hizo el caballo de ejemplo en este tiempo? El único paso antes de conectar los valores de potencia y tiempo en la primera ecuación es asegurarse de que el tiempo esté en las unidades de segundos SI adecuadas reescribiendo un minuto como 60 segundos Entonces: P \u003d W /t 746 W \u003d W W Muchas empresas de servicios eléctricos cobran a los clientes una tarifa basada en sus kilovatios-hora de uso. Para comprender el significado de esta unidad común de energía eléctrica, comience por desglosar las unidades. El prefijo kilo Para contar kilovatios-hora, multiplique el número de kilovatios por las horas utilizadas. Por lo tanto, si alguien usa una bombilla de 100 vatios durante 10 horas, habrá usado un total de 1,000 vatios-hora, o 1 kWh de electricidad. 1. Una empresa de electricidad cobra $ 0.12 por kilovatio-hora. Se utiliza un vacío muy potente de 3.000 W durante 30 minutos. ¿Cuánto le cuesta a los propietarios esta cantidad de energía? 3,000 W \u003d 3 kW 30 minutos \u003d 0.5 horas 3 kW × 0.5 h \u003d 1.5 kWh 1.5 kWh × $ 0.12 /kWh \u003d $ 0.18 2. La misma empresa de servicios públicos acredita a un hogar con $ 10 por cada 4 kWh de electricidad que devuelve a la red. El sol proporciona aproximadamente 1,000 W de energía por metro cuadrado. Si una célula solar de dos metros cuadrados en una casa recolecta energía durante 8 horas, ¿cuánto dinero genera? Dada la información del problema, la célula solar debe ser capaz de recolectar 2,000 W del Sol, o 2 kW. En 8 horas, eso es 16 kWh. ($ 10/4 kWh) × 16 kWh \u003d $ 40
podrá viajar. mucho más rápido que, bueno, un caballo.
Fórmulas para el poder
se mide en Newton-metros (Nm), y el tiempo t
se mide en segundos (s).
está en Newtons (N), y la velocidad v
está en metros /segundo (m /s).
es el igual que fuerza multiplicada por desplazamiento: W \u003d F × d
(v \u003d d /t), reescribe los términos al final como v
:
Unidades de potencia
generalmente se presenta como vatios (W), llamada así por el mismo James Watt que diseñó motores y los comparó con los caballos. . Las bombillas y otros electrodomésticos generalmente incluyen esta unidad en sus etiquetas.
Cómo volverse poderoso
: aumentar su fuerza (usar más fuerza
) o realice el mismo trabajo más rápido (disminuya t
o aumente v
). Un automóvil potente es fuerte y
rápido, y uno débil tampoco lo es. El trabajo más fácil y rápido se puede hacer
, el más poderoso
la entidad que hace el trabajo.
. Una persona que puede levantar una carga muy pesada, pero solo muy lentamente, es menos poderosa que alguien que puede levantarla rápidamente.
Ejemplo de cálculos de potencia
y t
se dan, y W
es desconocido, use la primera ecuación:
/9.58 s
: 239.5 Nm
en Nm ya se conoce, como es el desplazamiento
en metros, dividido por el la duración de la carrera dará la fuerza
(dicho de otra forma, trabajo
es lo mismo que fuerza por desplazamiento:
W \u003d F × d):
/60 s
\u003d 44,670 Nm
kilovatios y electricidad
significa 1,000, entonces un kilovatio (kW)
es igual a 1,000 vatios. Por lo tanto, un kilovatio-hora (kWh)
es la cantidad de kilovatios utilizados en una hora de tiempo.
Ejemplos de problemas de kilovatios-hora
