Objetivos:
Luego de finalizada la lección el estudiante podrá:
- Definir lo que es potencia.
- Identificar la ecuación de potencia.
- Resolver problemas usan la ecuación de trabajo.
- Diferenciar entre lo que es trabajo y lo que es potencia.
Definición de potencia mecánica
La potencia se refiere a la cantidad de trabajo que hace una fuerza que causa desplazamiento en un tiempo determinado. Esto significa que para tener la potencia mayor se debe realizar el trabajo en una cantidad de tiempo menor.
Ecuación
La ecuación que representa la razón a la qu el trabajo se realiza es la siguiente:
P = W/t
En esta ecuación la P significa potencia, la W es el trabajo y t es el tiempo.
Unidad de potencia
La unidad de trabajo en el Sistema Internacional de unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton a lo largo de un metro. El trabajo realizado por unidad de tiempo se conoce como potencia. La potencia correspondiente a un julio por segundo es un vatio. Pero en inglés se utiliza la palabra Watts para la unidad de potencia. Por esta razón la unidad de potencia que es vatios se representa utilizando la letra W. En algunas ocasiones se puede confundir con trabajo.
Diferencia entre trabajo y potencia
Existe una gran diferencia entre trabajo y potencia. El trabajo es la fuerza por el desplazamiento en la dirección de la fuerza, mientras que la potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo. La confusión mayor que existe es que el trabajo utiliza la letra W que proviene del inglés “work”, por otro lado la unidad de potencia es el vatio que en inglés es watt pero se utiliza la letra W para expresar esa unidad. Hay que tener mucho cuidado al utilizar la letra W. Esta letra en física puede significar peso (weight), puede significar trabajo (work) y puede significar vatios (watts).
Ejemplo: Energía de un motor
Un motor sube una caja de 450.0 kg una altura de 34.0 m. Se tarda 10.0 s en levantarlo. ¿Cuánto es el trabajo realizado? ¿Cuánta es la potencia del motor?
Datos:
- masa, m = 450.0 kg
- altura, h = 34.0 m = d
- aceleración gravitacional, g = 9.81 m/s2
- tiempo, t = 10.0 s
Procedimiento:
Ecuaciones:
- trabajo, W = F d; W= Fg d
- fuerza, Fg= Weight = mg
- potencia, P = W/t
- W = Fg d = m g h = ( 450.0 kg ) ( 9.81 m/s2 ) (34.0 m )
- W = 150093 J = 150 kJ
El trabajo realizado es de 150 kJ.
- P = W/t = 150093 J / 10 s = 15009.3 W = 15 kW
La potencia del motor es de 15 kW (quince kilovatios o Watts).
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Trabajo, potencia mecánica y energía