Calculando a saída de energia

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O poder é um conceito físico que tem diferentes significados dependendo do contexto e dos dados disponíveis. O poder pode ser uma medida de quanto trabalho alguém ou algo faz ao longo do tempo. Em um segundo contexto, a potência pode ser calculada em função da velocidade (quão rápido você consegue mover um peso). Finalmente, a energia elétrica é o produto da tensão pela corrente. Se você conhece o contexto e sabe com quais dados começar, pode escolher a fórmula certa e calcular o poder.

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Método 1 de 3: Calculando a potência mecânica em função do trabalho

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 01

1. Calcule a mão de obra. Em mecânica, o trabalho é a quantidade de força necessária para mover algo por uma certa distância. A fórmula do trabalho é:

$trabalho = potência * Distância$ ${displaystyle {text{Trabalho}}={text{Força}}*{text{Distância}}}$
Para entender este conceito, vamos considerar um bloco de cimento de 100 quilos. Mover esse bloco por dois metros requer duas vezes mais trabalho do que mover o mesmo bloco por um metro. Essa também é a mesma quantidade de trabalho necessária para mover um bloco de 200 libras por meio metro.

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 02

2. Defina a força mecânica. Potência é a taxa na qual o trabalho é realizado ao longo do tempo. A fórmula básica para definir o poder é:

Poder = \frac{trabalho}{Tempo}

${displaystyle {text{Power}}={frac {text{Labour}}{text{Time}}}}$

Pense novamente no bloco de cimento de 100 quilos. Mover esse bloco dois metros em 10 segundos requer duas vezes mais força do que mover o mesmo bloco na mesma distância em 20 segundos. Mover o mesmo objeto mais rápido requer mais força.

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 03

3. Determine as unidades que você usa para trabalho e potência. Você geralmente exibirá Trabalho e Potência em unidades métricas, não em unidades imperiais.

A unidade imperial para o trabalho é o `pé-libra`. Este é o produto da distância em pés vezes a força em libras. A unidade de força vem da divisão pelo tempo, em segundos. A unidade de potência é o `pé-libra por segundo`. Um termo mais familiar é a `potência`, que é definida como 550 libras-pé por segundo.

1 cavalo-vapor = 550 \frac{libras do pé}{segundo.}

${displaystyle 1{text{Horsepower}}=550{frac {text{ foot-pounds}}{text{sec.}}}}$

A unidade métrica para o trabalho é um joule. Um joule é igual a um newton-metro, que é a quantidade de trabalho necessária para mover 1 newton a uma distância de 1 metro. Se você dividir o trabalho pelo tempo, obtém energia, medida em joules por segundo. Isso também é chamado de Watt.

1 Watt = 1 \frac{Joules}{segundo.} = 1 \frac{Newton-metro}{segundo.}

${displaystyle 1{text{ Watt}}=1{frac {text{ Joule}}{text{ Sec.}}}=1{frac {text{ Newton-Meter}}{text{ seg.}}}}$

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 04

4. Colete os dados disponíveis. Esteja você resolvendo um problema de física na sala de aula ou calculando o poder real de um exemplo do mundo real, você precisa reunir algumas informações primeiro. Você pode encontrar as informações de que precisa olhando as unidades.

Por exemplo, suponha que você queira calcular o seguinte problema: Um estudante fazendo barra fixa levanta seu corpo de 60 kg (600 N) por 0,5 m em 2 segundos. Quanta força o aluno exerce??

potência = 600 kg

${displaystyle {text{Force}}=600{text{ kg}}}$

Distância = 0, 5 m

${displaystyle {text{Distância}}=0,5{text{ m}}}$

Tempo = 2 segundo.

${displaystyle {text{Time}}=2{text{ seg.}}}$

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 05

5. Multiplique a potência pela distância e divida o produto pelo tempo. Seja no sistema métrico ou no sistema imperial, depois de coletar os dados de potência, distância e tempo, aplique-os à fórmula para encontrar a potência mecânica.

Poder = potência * Distância Tempo

${displaystyle {text{Power}}={frac {{text{Power}}*{text{Distância}}}{text{Time}}}}$

Poder = 600 N * 0, 5 cm 2 segundo.

${displaystyle {text{Power}}={frac {600{text{ N}}*0.5{text{cm}}}{2{text{sec}}}}}$

Poder = 300 N-m 2 segundo.

${displaystyle {text{Power}}={frac {300{text{ N-m}}}{2{text{sec}}}}}$

Poder = 150 \frac{N-m}{segundo.}

${displaystyle {text{Power}}=150{frac {text{ N-m}}{text{sec}}}}$

Como 1 cavalo-vapor é igual a 736 N-m (ou 736 Watts), isso é aproximadamente equivalente a um quinto de um cavalo-vapor.

Método 2 de 3: Calculando a potência mecânica em função da velocidade

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 06

1. Reescreva a fórmula da potência. A fórmula original para o poder se concentra no trabalho, como uma força vezes a distância, dividida pelo tempo que leva para fazer esse trabalho. Outra maneira de considerar os mesmos componentes é a seguinte:

$Poder = potência * \frac{Distância}{Tempo}$ ${displaystyle {text{Power}}={text{Power}}*{frac {text{Distância}}{text{Time}}}}$
Ao agrupar os termos dessa maneira, você deve reconhecer que $\frac{Distância}{Tempo}$ ${displaystyle {frac {text{Distância}}{text{Tempo}}}}$ outra maneira é exibir a velocidade. Portanto, você pode concluir que:
$Poder = potência * Velocidade$ ${displaystyle {text{Power}}={text{Power}}*{text{Speed}}}$
Pegue um carro de 1000 quilos. Mover esse carro a uma velocidade de 50 km/h consome duas vezes mais potência do que mover o mesmo carro a uma velocidade de 25 km/h.

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 07

2. Inverta as unidades, se necessário. As unidades de potência são geralmente calculadas em Watts (ou seja, Joules/s. ou Newton-metros por segundo -- ou em cavalos-força ou libras-pé por segundo. Lembre-se de que 1 hp = 550 pés-lb/s ou 736 N-m. Se você apresentar dados de situação ou problema em unidades diferentes, você precisa convertê-los. Alguns dos fatores de conversão mais úteis são:

1 milha = 5280 pés

1 hora = 60 minutos = 3600 segundos

1 kg = 9,8 N (força)

Para o problema com o carro em movimento, os dados são fornecidos em milhas, horas e kg. Você precisa converter 50 milhas para 50*5280=264.000 pés, convertendo horas em 3600 segundos. Então você pode reformular o problema calculando a força de mover um carro de 1000 kg a uma velocidade de 264.000/3.600 = 73,33 pés por segundo.

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 08

3. Multiplique a força pela velocidade. Quando seus dados têm as unidades corretas, você pode calcular a potência como o produto da força pela velocidade. Para o problema do carro, isso se torna:

Poder = potência * Velocidade

${displaystyle {text{Power}}={text{Power}}*{text{Speed}}}$

Poder = 2000 libras * 73.33 \frac{pés}{segundo}

${displaystyle {text{Power}}=2000{text{ libras}}*73,33{frac {text{ pés}}{text{sec}}}}$

Poder = 146.660 \frac{libras do pé}{segundo}

${displaystyle {text{Power}}=146.660{frac {text{foot-pounds}}{text{sec}}}}$

Você pode escrever isso como a potência do carro ou convertê-la em potência dividindo por 550.

Poder = 146.660 / 550 = 266.65 cavalo-vapor

${displaystyle {text{Power}}=146.660/550=266.65{text{ Horsepower}}}$

O motor exerceu 266,65 cavalos de potência ao mover o carro de 1000 libras a uma velocidade de 75 km/h.

Método 3 de 3: Calculando a potência elétrica

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 09

1. Meça a tensão do circuito. A tensão de um circuito é análoga à força exercida em um movimento mecânico. A tensão indica quanta carga elétrica é transportada através de um circuito. Assim como mover um bloco pesado de cimento requer uma grande força mecânica, mover uma alta voltagem requer uma grande força elétrica. A tensão é medida em unidades de Volt, abreviado V. Nas equações, a tensão é representada pelo símbolo E.

Quando você lê o esquema de um circuito, a tensão é escrita em algum lugar no esquema. Se você está construindo um circuito real, a tensão é a energia que vem da fonte da bateria. Por exemplo, uma única bateria de 9 volts fornece 9 volts ao circuito.

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 10

2. Meça a corrente no circuito. A corrente de um circuito elétrico é análoga à velocidade aplicada em um movimento mecânico. A corrente indica o quão rápido a carga é conduzida através do circuito. A corrente é medida em unidades chamadas Ampere, abreviado como Ampere ou simplesmente A. Nos cálculos, a corrente é simbolizada pela letra maiúscula I.

A corrente pode ser medida diretamente usando um amperímetro. Alternativamente, o problema com o qual você está lidando pode simplesmente indicar o número de Amps no circuito.

Por exemplo, um circuito que transporta uma corrente de 4 amperes moverá a carga duas vezes mais rápido que um circuito que transporta uma corrente de apenas 2 amperes.

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 11

3. Defina energia elétrica. Assim como a potência no sentido mecânico pode ser definida como a quantidade de trabalho realizado ao longo do tempo, a energia elétrica também é uma quantidade de trabalho realizado ao longo do tempo. No entanto, em energia elétrica, o trabalho calculado é o trabalho de mover elétrons através de um circuito elétrico. Um circuito que move mais elétrons ou se move mais rápido, portanto, terá mais potência.

A unidade de potência elétrica é o Watt. É calculado da seguinte forma:

Poder = Ampere * Voltagem

${displaystyle {text{Power}}={text{Ampere}}*{text{Voltage}}}$

p = eu E

${estilo de exibição P=IE}$

Imagem intitulada Calcular a saída de potência Etapa 12

4. Calcular a potência de um circuito. Suponha que um certo circuito elétrico tenha uma corrente de 6 Amps e uma carga de 18 Volts. Para calcular a potência no circuito, você precisa multiplicar da seguinte forma:

Poder = Ampere * Voltagem

${displaystyle {text{Power}}={text{Ampere}}*{text{Voltage}}}$

Poder = 6 * 18 = 108 C uma t t

${displaystyle {text{Power}}=6*18=108Watt}$

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É essencial nos cálculos de mão de obra e energia que você anote as unidades de seus dados em seus cálculos. Por exemplo, se você acabar com um metro por Newton, então você percebe que dividiu quando deveria ter multiplicado, porque a unidade correta é N-m.