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Física - Ensino Médio
Curso: Física - Ensino Médio > Unidade 6
Lição 5: PotênciaPotência
Na física, a potência é definida como a taxa na qual o trabalho é realizado. Em outras palavras, ela mede a rapidez com que a energia está sendo transferida ou transformada. Explore o conceito de potência na física por meio de um exemplo de dois levantadores de peso, um que faz o levantamento mais rapidamente que o outro, para ver que a potência mede a taxa na qual o trabalho é realizado. Por fim, aprenda a calcular a potência média e a potência instantânea. Versão original criada por David SantoPietro.
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- Gostaria de ter uma tabela com todos os valores dos Cos0 cosenos teta(2 votos)
- https://www.google.com.br/search?q=tabela+cosseno&tbm=isch&imgil=5YikRn8VpmiZsM%253A%253B9JMvKUKRltIO-M%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fessaseoutras.xpg.uol.com.br%25252Fseno-cosseno-e-tangente-tabela-completa-de-todos-os-angulos-dicas%25252F&source=iu&pf=m&fir=5YikRn8VpmiZsM%253A%252C9JMvKUKRltIO-M%252C_&usg=__dqTVouNt7mRauOSXMOqmBwY0LYg%3D&biw=1280&bih=638&ved=0ahUKEwjOnKzI8cDUAhVCHJAKHe8GAnEQyjcIOQ&ei=iQhDWY60OsK4wATvjYiIBw#imgrc=5YikRn8VpmiZsM:(1 voto)
- Mas como o segundo boneco realizou a tarefa mais rápido que o primeiro aplicando a mesma força ? Ambos n deveriam ter levantado em uma velocidade de 6,26 m/s ?(1 voto)
- Olá! Para tomar como exemplo, levemos a situação em que você empurra um bloco de 1kg por 4 metros e, no fim do deslocamento, ele alcance 4m/s (obs.: a superfície não tem atrito, neste caso). A energia cinética do bloco é 1/2 (mv²) = 1/2 x 1kg x (4m/s)² = 8J. Como o deslocamento fora por 4 metros, a força é de 2N pois 2N x 4 = 8J. Se você levar 5 segundos para movimentar o bloco pelos 4 metros, a sua velocidade média será de 1/5 m/s. A sua potência será 8J/5s = 8/5 W. Quando a sua potência muda, o tempo necessariamente muda. Se ele realizou a tarefa mais rápido, necessariamente a potência é maior. A quantidade de joules e força são independentes do tempo, por isso os bonecos não tem que ter levantado em uma velocidade de 6,26 metros; poderia ser qualquer velocidade. Espero ter ajudado :)(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA12 Veja os dois levantadores de peso. Um levanta peso mais
rapidamente que o outro, entretanto ambos
realizam o mesmo trabalho. E eu posso dizer que eles realizam
a mesma quantidade de trabalho porque trabalho é a
quantidade de energia transferida. Ou, dizendo de maneira mais simples, trabalho
é a quantidade de energia que você dá a algo ou rouba, pega, de algo. Ambos os levantadores de peso estão dando a
mesma quantidade de energia potencial gravitacional para as massas que estão levantando. Ambos estão levantando a uma altura de
2 metros a mesma massa de 100 quilogramas. Coloque estas informações na fórmula para
o cálculo da energia potencial gravitacional e você vai ver que o trabalho
realizado por cada um é de 1.960 joule. Mas aquele levantador que realiza
esta tarefa mais rapidamente deveria ser distinguido do
primeiro de alguma forma. E o que distingue isso é o
que chamamos de potência. Potência é o que mede a taxa com que
alguém ou alguma coisa realiza trabalho. Especificamente, potência é definida pelo
trabalho realizado dividido pelo tempo tomado para realizar esse trabalho. No exemplo dos levantadores de peso, o levantador da
direita leva apenas 1 segundo para fazer o seu trabalho, enquanto o levantador da
esquerda leva 3 segundos. Colocando isto na
definição de potência, vamos ter, para o primeiro,
1.960 joule dividido por 3 segundos, o que dá uma potência
de 653 joule por segundo, enquanto o levantador da direita faz
1.960 joule por segundo de potência. A unidade de medida de potência, que é joule
por segundo, é conhecida também como watt, devido ao engenheiro
escocês James Watt. E a unidade de medida watt é
abreviada por um "W" (maiúsculo). Vamos supor que um carro de 1.000
quilogramas de massa saia do repouso e leve 2 segundos para alcançar uma
velocidade de 5 metros por segundo. Podemos encontrar a potência
do motor do carro nesta situação dividindo o trabalho realizado
pelo tempo gasto para tal. Para descobrir o trabalho realizado,
precisamos analisar a energia ganha pelo carro. E, neste caso, a energia é cinética
(a energia de movimento) que pode ser calculada por: 1/2 vezes a
massa vezes a velocidade ao quadrado dividido por 2 segundos, que é o tempo
gasto pelo carro para realizar esta aceleração. Isso resulta em uma
potência de 6.250 watts. É importante ficar claro que, aqui,
nós calculamos a potência média, que foi o trabalho total dividido
pelo intervalo de tempo analisado. Se nós diminuíssemos cada
vez mais o intervalo de tempo até obter um intervalo tão pequeno
quanto se queira, infinitesimal, e calculássemos a potência
naquele intervalo minúsculo, nós teríamos o que chamamos de potência
instantânea para o motor do carro nesta situação. Normalmente, quando vamos trabalhar
com a ideia de infinitesimal para potência, ou outra medida instantânea,
precisamos do recurso do cálculo. Mas, aqui, nós temos outro recurso que vai
nos permitir o cálculo da potência instantânea. Para começar, vamos supor que, a
cada instante a partir da nossa análise, a potência instantânea
seja de 6.250 watts. Isso quer dizer que a potência média seria igual à
potência instantânea para esta situação de 6.250 watts. Neste caso, a potência instantânea
e a potência média seriam iguais. Mas digamos que você não teve tanta sorte e a potência
instantânea varia conforme o carro se movimenta. Como poderemos, então,
achar a potência instantânea? Sabemos que potência é
trabalho dividido por tempo. E, para calcular o trabalho de uma
força, neste caso, podemos usar a fórmula "F ‧ d ‧ cosθ"
dividido pelo tempo. Entretanto, se você observar o "d", que é a distância
percorrida, dividido pelo "t", nada mais é do que a velocidade do automóvel. Então, nós poderemos
substituir o "d/t" pelo "v". Então, teremos "F ‧ v ‧ cosθ",
sendo "v" a velocidade instantânea. E, neste caso, teremos facilmente
a potência instantânea. Então, de maneira geral, para você obter
a potência instantânea de uma força sendo aplicada sobre um objeto, você pode multiplicar
a intensidade da força pela velocidade com que esse objeto
está se movendo em função da força vezes o "cosθ". E teta ("θ"), muita atenção, é o ângulo formado
entre a direção em que a força está sendo aplicada e a direção da velocidade do móvel. Muitas vezes, entretanto, você pode ter a situação
em que a força e a velocidade têm a mesma direção. Portanto, "θ" (o ângulo formado entre "F" e "v") é zero, e o "cos(0)" é 1, de maneira que você
não vai precisar ter o cosseno na fórmula. E encontrar a potência instantânea vai ser
simplesmente fazer força vezes velocidade. Então, o que potência significa? Potência é a taxa em
que o trabalho é feito. E o que a potência média significa? É a taxa em que o trabalho é
feito em um intervalo de tempo. E o que a potência instantânea significa? É a potência gerada por uma força
particularmente em um certo instante de tempo. Até o próximo vídeo!