Puissance physique: formules et unités, types de puissance (avec exemples)

La puissance physique fait référence à la quantité de travail effectuée (ou d'énergie consommée) par une unité de temps. La puissance est une grandeur scalaire, étant son unité de mesure dans le Système international d'unités le juillet par seconde (J / s), connue comme Watt en l'honneur de James Watt.

Le cheval à vapeur traditionnel est une autre unité de mesure assez courante. En physique, différents types de pouvoir sont étudiés: le pouvoir mécanique, le pouvoir acoustique, le pouvoir calorifique, entre autres. En général, il existe une idée intuitive de la signification du pouvoir. Il est généralement associé à une plus grande puissance, une plus grande consommation.

Ainsi, une ampoule consomme plus d’énergie électrique si sa puissance est supérieure; Il en va de même avec un sèche-cheveux, un radiateur ou un ordinateur personnel.

Par conséquent, il est nécessaire de comprendre sa signification, les différents types de pouvoirs existants et de comprendre comment il est calculé et quelles sont les relations entre ses unités de mesure les plus courantes.

Formules

Par définition, pour calculer la puissance consommée ou fournie dans un intervalle de temps, l'expression suivante est utilisée:

P = W / t

Dans cette expression, P est le pouvoir, W le travail et t le temps.

Si vous voulez calculer la puissance instantanée, utilisez la formule suivante:

Dans cette formule, Δt est l'incrément de temps, F est la force et v est la vitesse.

Unités

L'unicité du pouvoir dans le Système international d'unités est de juillet par seconde ( J / s ), appelé Watt ( W ). Il est également assez courant dans certains contextes d'utiliser d'autres unités telles que le kilowatt (kW), la puissance en chevaux (CV), entre autres.

De toute évidence, le kilowatt équivaut à 1000 watts. Par contre, l'équivalence entre le cheval de vapeur et le watt est la suivante:

1 CV = 745, 35 W

Un autre groupe moteur, bien que son utilisation soit beaucoup moins répandue, est l’ergium par seconde (erg / s), équivalent à 10-7 W.

Il est important de distinguer le kilowatt du kilowatt-heure (kWh), car ce dernier est une unité d'énergie ou de travail et non de puissance.

Types de puissance

Parmi les différents types de pouvoir existants, certains des plus importants sont ceux qui seront étudiés par la suite.

Puissance mécanique

La puissance mécanique exercée sur un solide rigide est obtenue en effectuant le produit entre la force résultante totale appliquée et la vitesse transmise à ce corps.

P = F ∙ v

Cette expression est équivalente à l'expression: P = W / t, et en fait, elle en est obtenue.

S'il existe également un mouvement de rotation du solide rigide et que, par conséquent, les forces qui s'exercent sur lui modifient sa vitesse angulaire donnant lieu à une accélération angulaire, il faut:

P = F ∙ v + M

Dans cette expression, M est le moment résultant des forces appliquées et ω est la vitesse angulaire du corps.

Énergie électrique

L'énergie électrique fournie ou consommée par un composant électrique est le résultat de la division de la quantité d'énergie électrique fournie ou absorbée par ce composant et de la durée de son utilisation. Il est calculé à partir de l'expression suivante:

P = V ∙ I

Dans cette équation, V est la différence de potentiel à travers le composant et I est le courant de courant électrique qui le traverse.

Dans le cas particulier où le composant est une résistance électrique, les expressions suivantes peuvent être utilisées pour calculer la puissance: P = R ∙ I2 = V2 / R, où R est la valeur de la résistance électrique du composant en question.

Puissance thermique

Le pouvoir calorifique d'un composant est défini comme la quantité d'énergie dissipée ou libérée sous forme de chaleur par ledit composant en une unité de temps. Il est calculé à partir de l'expression suivante:

P = E / t

Dans cette expression, E est l'énergie libérée sous forme de chaleur.

Puissance sonore

La puissance acoustique est définie comme l’énergie transportée par une onde sonore dans une unité de temps à travers une certaine surface.

Ainsi, la puissance acoustique dépend à la fois de l'intensité de l'onde sonore et de la surface traversée par celle-ci, et est calculée à l'aide de l'intégrale suivante:

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

Dans cette intégrale, Ps est la puissance acoustique de l'onde, Is est l'intensité sonore de l'onde et dS est le différentiel de surface traversé par l'onde.

Puissance nominale et puissance réelle

La puissance nominale est la puissance maximale qu'une machine ou un moteur a besoin ou peut offrir dans des conditions normales d'utilisation; c'est-à-dire la puissance maximale que la machine ou le moteur peut supporter ou offrir.

Le terme nominal est utilisé parce que ce pouvoir est en général utilisé pour caractériser la machine, pour l'appeler.

D'autre part, la puissance réelle ou utile, c'est-à-dire la puissance réellement utilisée, générée ou utilisée par la machine ou le moteur, est généralement différente de la puissance nominale et est généralement inférieure.

Des exemples

Premier exemple

Vous souhaitez élever un piano de 100 kg avec une grue jusqu'à un septième étage, situé à une hauteur de 20 mètres. Il faut 4 secondes à la grue pour gravir le piano. Calculez la puissance de la grue.