¡Hola querida comunidad científica de Hive, reciban un cordial saludo! Es un placer saludarles nuevamente, el día de hoy estamos por acá desarrollando una nueva publicación, hablaremos un poco sobre Potencia Mecánica.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva
En mi post anterior estuvimos tratando todo lo referido a trabajo mecánico, pero no hicimos referencia a un variable importante como lo es el tiempo, no se dijo en cuanto tiempo se lleva a cabo el proceso de transferencia de energía. Si analizamos dos situaciones, la de un obrero que necesita abrir un hueco de 20 metros de profundidad y una excavadora que también necesita abrir el mismo hueco, con la misma profundidad; ambos realizan el mismo trabajo, pero ¿Lo hacen al mismo tiempo? La respuesta es simple no, la excavadora lo hace en menor tiempo que el obrero.
Ahora bien, tenemos otra situación dos personas que desean subir un bloque haciendo uso de dos poleas, ambas realizan el mismo trabajo mecánico, pues deben subir el mismo bloque, de igual masa a la misma altura. Sin embargo, la persona que lo haga en menor tiempo (es decir, más de prisa), es la que tendrá más potencia, ya que hizo el mismo trabajo mecánico en menos tiempo.
Esto quiere decir, que ahora debemos disponer de una magnitud física que nos de la rapidez con que se realiza el trabajo, para ello necesitamos conocer el concepto de potencia mecánica, el cual Brett y Suárez (2000) lo definen así: “La potencia mecánica es el trabajo mecánico realizado en cada unidad de tiempo”. Si W es el trabajo mecánico y t el tiempo, entonces podemos escribir matemáticamente la potencia como:
Por otra parte, sabemos que cuando el movimiento y la fuerza aplicada son iguales en dirección y sentido se tiene que:
Si sustituimos en la ecuación de potencia tendremos que:
Al igual que se tiene la ecuación de la potencia en función de la velocidad media, la cual se puede escribir matemáticamente de la siguiente manera:
Ya conociendo claramente el concepto de potencia y haberlo expresado matemáticamente, es necesario conocer sus unidades. Como la potencia es la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado, por lo que se tendrá una unidad de potencia resultado del cociente entre una unidad de trabajo y una unidad de tiempo
.
También existen unidades prácticas, las cuales son:
Algunas equivalencias:
Veamos algunos ejemplos prácticos.
1)¿Qué trabajo en joules realiza realizara en 2 horas un motor que desarrolla una potencia de 5 Kw?
Este es un ejemplo sencillo, donde básicamente debemos tener cuidado con las conversiones de las unidades, nos pide calcular el trabajo realizado por un motor cuya potencia es igual a 5 Kw.
Primeramente debemos transformar las unidades de tiempo.
Si analizamos bien el enunciado nos piden expresar los resultados en el sistema M.K.S es decir que debemos transformar 5 Kw a w.
La ecuación que utilizaremos es:
Despejamos W
Sustituimos nuestros valores dentro de la ecuación.
En conclusión el motor de potencia 5 Kw en el tiempo de dos horas realiza un trabajo de 3,6 x 10 e 7 joules.
2)Una grúa eleva un peso de 400 Kp con una velocidad de 2 m/s. ¿Qué potencia desarrolla en Kw y C.V?
En este problema nos preguntan sobre la potencia en Kw y C.V, esta vez nos suministran el valor de la velocidad.
En este caso la potencia depende de la velocidad, por lo cual usaremos esta ecuación:
Sustituyendo los valores nos queda que:
Como en el enunciado se nos pide el resultado en Kw y C.V, tenemos que hacer las transformaciones correspondientes.
Ahora estos 10,6 C.V los transformamos en vatios (w) y después en Kw.
Lo que quiere decir que la grua desarrolla una potencia de 10,6 Caballos de vapor o 7,801 Kilovatios.
Una vez analizado todo el contenido teórico y realizado algunos ejemplos físicos matemáticos podemos llegar a las siguientes conclusiones:
- La potencia mecánica se resume en el trabajo realizado por unidad de tiempo, lo que quiere decir que incorporamos un nuevo elemento, el tiempo.
- El concepto de potencia, trabajo y energía son fundamentos físicos muy utilizados para los diversos avances científicos y tecnológicos.
- Las diferentes unidades de potencia mecánica, son de gran ayuda en carreras como la ingeniería.
Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y una vez más los invito a dejar sus comentarios, opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.
Referencias
Brett, E & Suárez, W. (2000). Teoría y práctica de física. Caracas: Distribuidora escolar, S.A.
Figueroa, D. (2006). Dinámica. Caracas: Douglas Figueroa.
Fundacite Lara. (2010). La energia. Fuerza vital, transformando conciencias. Barquisimeto: MC Editora, C.A.
Nota: Todos los diagramas y ecuaciones presentados en esta publicación son diseñados y editados por mi persona utilizando elementos e imágenes del programa Microsoft Power Point.
