Potencia

La potencia en física es la cantidad de trabajo que se realiza por cada unidad de tiempo. Explicamos qué es la potencia, sus tipos, fórmulas, ejemplos y más.

¿Qué es la potencia?

En la física, la potencia se representa con la P y alude a la cantidad de trabajo que se efectúa en una unidad de tiempo. Esto significa que es un concepto que representa la cantidad de trabajo por unidad de tiempo, lo cual aplica para un objeto o dentro de un sistema.

Para medir la potencia se usan los watts (W), nombre asignado en honor a James Watt, un inventor escocés. A su vez, un watt equivale a un julio (J) de trabajo que se realiza por cada segundo (s). En otras palabras.

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W = J/s

Si se utiliza el sistema de medidas anglosajón, la unidad se reemplaza con los caballos de fuerza (hp).

La comprensión y medición de la potencia fue un factor clave para el desarrollo de distintos dispositivos con mucha precisión. Un ejemplo de lo anterior son los primeros motores a vapor, uno de los aparatos con los que se dio paso a la Revolución Industrial. En la actualidad, la potencia se asocia con la electricidad y a otra clase de recursos energéticos propios de la época moderna, ya que se puede emplear como medida para la cantidad de energía que se transmite.

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Potencia

Tipos de potencia

Los tipos de potencia son:

  • Potencia mecánica – Es la que se deriva de una aplicación de fuerza en un sólido rígido o si se trata de un sólido que se puede deformar.
  • Potencia eléctrica – En un punto de trabajo, alude a la cantidad de energía que se transmite por cada una unidad de tiempo, pero en un circuito o sistema.
  • Potencia calorífica – Es la cantidad de calor que es liberada por un cuerpo al medio ambiente por cada unidad de tiempo.
  • Potencia sonora – Se refiere a la cantidad de energía que una onda sonora va a transportar por cada unidad de tiempo, pero a través de una superficie.

Fórmula de la potencia

Para el cálculo de la potencia generalmente se emplea la siguiente fórmula:

P = ΔE/ Δt

  • Donde ΔE da cuenta del cambio de energía o de cuál es la variación de trabajo
  • Donde Δt da cuenta del tiempo, el cual se mide en segundos.

Más allá de lo anterior, la potencia se la expresa según sea su propia formulación o tipos. Por ejemplo:

  • Fórmula de potencia mecánica – P(t) = F.v. De todos modos, en los casos en los que se da una rotación del sólido y también de la fuerza que se aplica, la velocidad angular se altera, por lo cual se usa la fórmula P(t) = F.v + M. ω. En ese sentido, F y M son la fuerza resultante y el momento resultante, V y ω son la velocidad de punto desde la que se calcula la resultante, y la velocidad angular que presenta el cuerpo.
  • Fórmula de potencia eléctrica – P(t) = l(t). V(t). En este caso l es la corriente que circula, la cual se mide en amperios; V es la diferencia que hay en el potencial o voltaje, el cual se mide en voltios. Cuando sea una resistencia y no un conductor de electricidad, la fórmula que se utiliza es P = l2 R = V2 /R, recordando que R corresponde a la resistencia que tenga el material, la cual se mide en ohmios.
  • Fórmula de potencia calorífica – P = E/t, en cuyo caso E es la energía calórica que se proporciona y que se mide en julios (J). Es importante notar que es indiferente a los grados de calor.
  • Fórmula de potencia sonora – PS = ʃIs dS, en cuyo caso Is es la intensidad sonora y dS el elemento que la onda alcanza.

Unidades de potencia

  • Sistema internacional (SI) – Vario o W
  • Sistema inglés – Caballo de fuerza o de potencia. Horsepower en inglés (hp)
  • Sistema técnico de unidades – Kilográmetro por segundo (kgm/s) o kilocaloría por hora (kcal/h)
  • Sistema cegesimal – Ergio por segundo (erg/s)
  • Otras unidades – Caballo de vapor (CV)

Ejemplos de potencia

¿Qué potencia se necesita para mover una masa? – Si el objetivo es subir 100 kg de un material a un séptimo piso en un edificio que se encuentra en construcción, se puede estimar que son 20 metros. Si la idea es usar una grúa y que se dé en 4 segundos, se requiere de conocer la potencia. Para el uso de la fórmula P =w/t hay que estimar el trabajo que la grúa realiza. En ese caso, la fórmula que se usa es W = F. d. cos a = 100 x 9,8 x 20 x 1 = 19.600 N. De esta manera se obtiene que P = 19.600 N / 4 s. En conclusión, la potencia que la grúa debe hacer es de 4900 W.

Potencia que una resistencia disipa – Para el cálculo de la potencia con la que una resistencia de 10 ohmios va a disipar si se ve atravesada por una corriente de 10 amperios, se aplica la fórmula P = R x I2, de este modo P = 10 x 102. El resultado entonces es de una potencia disipada de 1000 watts.

 

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