En este post te explicamos qué es la potencia en física. También podrás cuáles son los diferentes tipos de potencia y cuáles son las equivalencias entre las diferentes unidades de potencia. Además, podrás ver cómo se calcula la potencia en física y un ejemplo resuelto del cálculo de la potencia de un sistema.
Índice
¿Qué es la potencia?
En física, la potencia se define como la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Por lo tanto, la potencia se calcula dividendo el trabajo realizado por el tiempo que se necesita para desarrollar dicho trabajo.
Es decir, la potencia es la rapidez con la que se realiza un trabajo. Cuanto más rápido un sistema pueda hacer un trabajo, más potente será.
Así pues, decimos que una máquina tiene una gran potencia cuando es capaz de transmitir un trabajo a otro cuerpo de manera muy rápida. Por ejemplo, una máquina aplasta-coches es muy potente porque es capaz de ejercer una fuerza enorme en un intervalo de tiempo muy pequeño.
En el Sistema Internacional (SI), la unidad de medida de la potencia es el vatio (W).
Fórmula de la potencia
La potencia es igual al trabajo partido por el tiempo. Por lo tanto, para calcular la potencia aplicada se debe dividir el trabajo realizado por el intervalo de tiempo en el cual se ha desarrollado el trabajo (P=W/t).
Así pues, la fórmula para calcular la potencia es la siguiente:
Donde:
es la potencia, cuyas unidades en el Sistema Internacional son los vatios (W).
es el trabajo, cuyas unidades en el Sistema Internacional son los julios (J).
es el tiempo durante el que se hace el trabajo, en el Sistema Internacional se expresa en segundos (s).
Asimismo, como al fin y al cabo el trabajo se trata de una forma de energía transmitida, la potencia aplicada también se puede calcular dividendo la energía transmitida por el intervalo de tiempo requerido:
Por último, también hay otra fórmula que permite hallar la potencia transmitida a partir de la fuerza y la velocidad. En concreto, la potencia es equivalente al producto de la fuerza transmitida por la velocidad del cuerpo al que se le aplica la fuerza:
Ejercicio resuelto de la potencia
- ¿Qué potencia desarrolla un caballo que arrastra un cuerpo de masa m=300 kg sobre una superficie horizontal a una velocidad constante de 10 km/h? Datos: el coeficiente de rozamiento cinético entre el cuerpo arrastrado y el suelo es 0,2.
Si el cuerpo avanza a una velocidad constante, significa que está en equilibrio dinámico. Por lo tanto, la fuerza horizontal que hace el caballo es igual a la fuerza de rozamiento entre el cuerpo y el suelo:
Así pues, aplicamos la fórmula de la fuerza de rozamiento para hallar el valor de la fuerza ejercida por el caballo:
![\begin{aligned}F&=F_R\\[2ex]F&=\mu\cdot N\\[2ex]F&=\mu \cdot m \cdot g\\[2ex]F&=0,2\cdot 300 \cdot 9,81\\[2ex]F&=588,6 \ N\end{aligned}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-755f3af129964bd19a48fa3f0e571ba8_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Ahora pasamos la velocidad a unidades del Sistema Internacional:
Por último, utilizamos la fórmula de la potencia vista más arriba para determinar el valor de la potencia realizada por el caballo:
![\begin{aligned}P&=F\cdot v\\[2ex]P&=588,6 \cdot 2,78\\[2ex]P&=1635 \ W \end{aligned}](https://www.ingenierizando.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8f4c0f5efc4d72cfb996c05aec767fbc_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
Tipos de potencia
En física, los tipos de potencia son:
- Potencia mecánica: se transmite una fuerza sobre un cuerpo o sistema para poder modificar su movimiento.
- Potencia eléctrica: se transfiere energía eléctrica, cuanta más energía eléctrica por unidad de tiempo se transfiera, más grande será la potencia transmitida.
- Potencia calorífica: se transmite calor para aumentar su temperatura o provocar una transformación en otro cuerpo.
- Potencia sonora: potencia transmitida en forma de sonido, se define como la cantidad de energía transportada por una onda sonora por unidad de tiempo.
Unidades de potencia
La unidad de medida de la potencia en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (o watt). Por lo tanto, en física las unidades que más se utilizan para expresar una potencia son los vatios.
Aunque, dependiendo de la magnitud de la potencia, también se puede expresar el valor en múltiplos o submúltiplos del vatio.
Por ejemplo, la potencia de un motor eléctrico pequeño es mejor expresarla en watts (W) porque su valor no será muy grande, sin embargo, resulta más práctico expresar la potencia de una máquina industrial en kilowatts (kW) porque su valor es muy grande y así se facilita la lectura.
Además, existen otras unidades de potencia que se usan más dependiendo de la región o del tipo de sistema estudiado. A continuación puedes ver una tabla con las equivalencias entre las diferentes unidades de potencia:
