Formules et unités de puissance physique, types de puissance (avec exemples)

Le puissance physique il fait référence à la quantité de travail effectuée (ou d'énergie consommée) par unité de temps. La puissance est une quantité scalaire, avec son unité de mesure dans le système international d'unités joule par seconde (J / S), connu sous le nom Watt en l'honneur de James Watt.

Une autre unité de mesure assez courante est le traditionnel cheval à vapeur. En physique, différents types de puissance sont étudiés: puissance mécanique, puissance acoustique, puissance thermique, entre autres. En général, il y a une idée intuitive du sens 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; La même chose se produit 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 elle est calculée et quelles sont les relations entre ses unités de mesure les plus courantes.

Index

• 1 formules
• 2 unités
• 3 types de puissance
  • 3.1 Puissance mécanique
  • 3.2 Puissance électrique
  • 3.3 Puissance thermique
  • 3.4 Puissance sonore
  • 3.5 Puissance nominale et puissance réelle
• 4 exemples
  • 4.1 Premier exemple
  • 4.2 Deuxième exemple
• 5 références

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 la puissance, W est le travail et t est le temps.

Si vous souhaitez calculer la puissance instantanée, vous devez utiliser la formule suivante:

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

Unités

L’unicité du pouvoir dans le Système international d’unités est 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 (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

Une autre unité de puissance, bien que son utilisation soit beaucoup moins courante, est l’ergium par seconde (erg / s), ce qui équivaut à 10^-7 W.

Il est important de distinguer le kilowatt du kilowattheure (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, les plus importants sont ceux qui seront étudiés ensuite.

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.

Dans le cas où il existe également un mouvement de rotation du solide rigide et que, par conséquent, les forces exercées sur lui modifient sa vitesse angulaire donnant lieu à une accélération angulaire, il doit:

P = F ∙ v + M ∙ ω

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

Puissance 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 du temps passé dans celui-ci. 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 de la chaleur

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

P = E / t

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

Puissance sonore

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

Ainsi, la puissance sonore dépend à la fois de l'intensité de l'onde sonore et de la surface traversée par cette onde et est calculée au moyen de l'intégrale suivante:

P_S = ⌠_S Je_S ∙ d S

Dans cette intégrale Ps est la puissance sonore de l'onde, Is 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 nécessite 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 cette puissance en général est utilisée pour caractériser la machine, pour le nommer.

En revanche, la puissance réelle ou utile - c’est-à-dire la puissance réellement utilisée, qui génère ou utilise la machine ou le moteur - est généralement différente de la puissance nominale, généralement inférieure.

Des exemples

Premier exemple

Vous voulez élever un piano de 100 kg avec une grue à un septième étage qui est à une hauteur de 20 mètres. La grue prend 4 secondes pour lever le piano. Calculez la puissance de la grue.

Solution

Pour calculer la puissance, l'expression suivante est utilisée:

P = W / t

Cependant, en premier lieu, il est nécessaire de calculer le travail effectué par la grue.

W = F ∙ d ∙ cos α = 100 ∙ 9,8 ∙ 20 ∙ 1 = 19 600 N

Par conséquent, la puissance de la grue sera:

P = 19 600/4 = 4900 W

Deuxième exemple

Calculer la puissance dissipée par une résistance de 10 Ω est traversée par un courant de 10 A.

Solution

Dans ce cas, il est nécessaire de calculer la puissance électrique pour laquelle la formule suivante est utilisée:

P = R ∙ I² = 10 ∙ 10² = 1000 W

Références

1. Resnik, Halliday & Krane (2002).Physique Volume 1. Cecsa.
2. Puissance (physique). (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 3 mai 2018 sur es.wikipedia.org.
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4. Resnick, Robert et Halliday, David (2004).4ème physique. CECSA, Mexique.
5. Serway, Raymond A. Jewett, John W. (2004). Physique pour scientifiques et ingénieurs (6ème édition). Brooks / Cole.