Potencia y fuerzas conservativas no conservativas

TEMA: POTENCIA

CONCEPTO DE POTENCIA

En la vida cotidiana, interesa saber no sólo el trabajo que se pueda efectuar, sino también la rapidez con que se realiza. Una persona está limitada en el trabajo que pueda efectuar, no sólo por la energía total necesaria, sino también por la rapidez con que transforma esa energía.

Se define potencia como la rapidez de transferencia de energía, o bien,la rapidez con la cual se efectúa trabajo. El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia a la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia mide la rapidez con que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, la potencia es igual al trabajo realizado dividido entre el intervalo de tiempo a lo largo del cual se efectúa dichotrabajo.

En física, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. La potencia se aplica a cualquier proceso de transferencia energética. La potencia es una magnitud de tipo Escalar.

El concepto de potencia no se aplica exclusivamente a situaciones en las que se desplazan objetos mecánicamente. También resulta útil, por ejemplo, en electricidad. Imaginemos un circuitoeléctrico con una resistencia. Hay que realizar una determinada cantidad de trabajo para mover las cargas eléctricas a través de la resistencia. Para moverlas más rápidamente —en otras palabras, para aumentar la corriente que fluye por la resistencia— se necesita más potencia.

Por ejemplo si nos fijamos en aquellos aparatos que como una nevera, un secador, una bombilla que consumen energía eléctricay la transforman para enfriar, calentar, iluminar...,la magnitud física que relaciona la energía eléctrica consumida en una unidad de tiempo se llama potencia. Otro ejemplo del cual también podemos hablar sobre la potencia, es el de una grúa para elevar una carga, como el trabajo desarrollado por el montacargas en la unidad de tiempo.

La potencia media queda definida por:
[pic]
La potenciainstantánea queda definida por:
[pic]

Donde
• P es la potencia
• W es el trabajo.
• t es el tiempo.
En el Sistema Internacional la potencia se expresa en Joules por segundo, unidad a la que se le da el nombre Watt (W), 1 W = 1J/s.
Cuando decimos que una ampolleta consume 60 watts, estamos diciendo que transforma en cada segundo 60 Joules de energía eléctrica en energíaluminosa o térmica.

Para potencias elevadas se usa el caballo de fuerza, abreviado hp, que equivale a 746 Watts.

1 hp = 746 watts

A veces conviene expresar la potencia en términos de la fuerza neta F aplicada a un objeto y de su velocidad.

P = W/t. P = W/t. Como W = Fuerza (F) * desplazamiento (x) = Fx, P = Fx/t.
Si la velocidad v es constante, v = x/t obteniendo, P = Fv, esto es, fuerzapor velocidad.
Si la velocidad v es variable se usa la potencia instantánea definida como P = dW/dt donde p es el símbolo de derivada.

O sea la potencia instantánea es el trabajo por unidad de tiempo durante un pequeñísimo intervalo de tiempo dt. Como dW = Fdx y v = dx/dt resulta P = Fv esto es, fuerza por velocidad instantánea.

EJERCICIOS DE POTENCIA

• Calcular la potencia de unamáquina que eleva 20 ladrillos de 500 g cada uno a una altura de 2 m en 1 minuto.

Datos:

m = 500 g = 0,5 kg

h = 2 m

t = 1 min = 60 s
g=9.8 m/s ²

m total= 0.5 kg * 20 ladrillos = 10 kg

P= w / t

P= F * d / t

P= m * g * d / t

P= (10 kg * 9.8 m/s ² * 2 m) / 60 s

P= 3.266 W

• Un estudiante de 50 kg trepa por una cuerda de 5.0 m de altura y se detiene en el punto másalto. Cual debe ser su rapidez media para igualar la salida de potencia de una bombilla de 200 W?

m= 50 kg h= 5 m

P= 200 W V=?

P= w/ t ( P= F * V ( P / F = V
V= P / F ( V= P / (m * g)

V= 200 W / (50 kg * 9.8 m/s ²)

V= 0.41 m/s

¿Cuánto trabajo realiza?

W= F * d
W= (m * g) * 5 m
W=(50kg * 9.8 m/s ²) * 5 m
W= 2450 J
RESUMEN POTENCIA

Cuando...