PUISSANCE PHYSIQUE: FORMULES, TYPES DE PUISSANCE ET EXEMPLES - PHYSIQUE - 2025

La puissance physique fait référence à la quantité de travail (ou d'énergie consommée) par unité de temps. La puissance est une grandeur scalaire, son unité de mesure dans le Système international d'unités étant le joule par seconde (J / s), connu sous le nom de watt en l'honneur de James Watt.

Une autre unité de mesure assez courante est la puissance traditionnelle. En physique, différents types de puissance sont étudiés: puissance mécanique, puissance sonore, puissance calorifique, entre autres. En général, il existe une idée intuitive de la signification de la puissance. 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; Il en va de même pour un sèche-cheveux, un radiateur ou un ordinateur personnel.

Pour cette raison, il est nécessaire de bien comprendre sa signification, les différents types de pouvoirs qui existent et comprendre comment il est calculé et quelles sont les relations entre ses unités de mesure les plus courantes.

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 le travail et t le temps.

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

Dans cette formule ∆t est l'incrément de temps, F est la force et v est la vitesse.

Unités

Le caractère unique de la puissance dans le Système international d'unités est le joule 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.

Bien sûr, le kilowatt équivaut à 1000 watts. Pour sa part, l'équivalence entre puissance et watt est la suivante:

1 CV = 745,35 W

Une autre unité de puissance, bien que son utilisation soit beaucoup moins courante, est l'erg par seconde (erg / s), 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 qui existent, certains des plus importants sont ceux qui vont être étudiés ci-dessous.

Puissance mécanique

La puissance mécanique exercée sur un solide rigide est obtenue en réalisant 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 est obtenue à partir de celle-ci.

Dans le cas où un mouvement de rotation du solide rigide se produit également et que, par conséquent, les forces exercées sur celui-ci modifient sa vitesse angulaire, donnant lieu à une accélération angulaire, il s'ensuit que:

P = F ∙ v + M ∙ ω

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

Pouvoir électrique

La puissance électrique fournie ou consommée par un composant électrique est le résultat de la division de la quantité d'énergie électrique délivrée ou absorbée par ledit composant et du temps passé dessus. 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 l'intensité du 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 ∙ I ² = V ² / R, où R est la valeur de la résistance électrique du composant en question.

Puissance de chauffage

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 cette 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.

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

P _S = ⌠ _S I _S ∙ d S

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

Pour sa part, la puissance réelle ou utile - c'est-à-dire la puissance effectivement utilisée, générée ou utilisée par la machine ou le moteur - est généralement différente de la puissance nominale, étant généralement inférieure.

Exemples

Premier exemple

Vous voulez monter un piano de 100 kg sur un septième étage d'une hauteur de 20 mètres. La grue prend 4 secondes pour soulever le piano. Calculez la puissance de la grue.

Solution

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

P = W / t

Cependant, il faut tout d'abord 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

Calculez la puissance dissipée par une résistance de 10 Ω si 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 ∙ I ² = 10 ∙ 10 ² = 1000 W

Références

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