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Potencia (física) para niños

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En física, la potencia (representada con la letra P) nos dice qué tan rápido se realiza un trabajo o se transfiere energía. Imagina que tienes que mover una caja: la potencia no es solo el esfuerzo que haces, sino la velocidad con la que logras moverla.

La unidad principal para medir la potencia en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (W). Un vatio es igual a un julio de trabajo realizado por cada segundo. La potencia es una cantidad escalar, lo que significa que solo tiene un valor numérico y no una dirección.

Por ejemplo, la potencia de un motor de coche nos indica qué tan rápido puede hacer que el coche se mueva. En un circuito eléctrico, la potencia nos dice cuánta energía eléctrica se usa por segundo.

Archivo:Ansel Adams - National Archives 79-AAB-02
Fotografía de Ansel Adams de cables eléctricos de las unidades de potencia de la Presa de Boulder, 1941–1942

¿Qué es la potencia en física?

La potencia se define como la cantidad de trabajo que se hace en un determinado tiempo. Es como medir la velocidad con la que se gasta la energía o se realiza una tarea.

Si una fuerza constante (F) mueve un objeto a lo largo de una distancia (x), el trabajo realizado es la fuerza multiplicada por la distancia. En este caso, la potencia se puede calcular multiplicando la fuerza por la velocidad (v) del objeto.

Simbología de la potencia

Para entender mejor la potencia, usamos algunos símbolos:

Simbología
Símbolo Nombre
\bar{P} Potencia media
P(t) Potencia instantánea
W Trabajo
\Delta t Intervalo de Tiempo
\mathbf{F} Vector de Fuerza
\mathbf{v} Vector de Velocidad

Potencia media: ¿Cómo se calcula?

La potencia media es el trabajo total realizado dividido por el tiempo que tardó en hacerse. Es como calcular el promedio de potencia durante un periodo.

Por ejemplo, si levantas una caja (haces un trabajo) en 10 segundos, la potencia media sería el trabajo total dividido por esos 10 segundos.

Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \bar{P} = \frac{W}{\Delta t}

Donde:

  • \bar{P} es la potencia media.
  • W es el trabajo realizado.
  • \Delta t es el tiempo que duró el trabajo.

Potencia instantánea: ¿Qué es?

La potencia instantánea es la potencia en un momento exacto. Imagina que estás corriendo: tu potencia instantánea cambia en cada paso, dependiendo de qué tan rápido y con qué fuerza empujas el suelo en ese preciso instante.

Se calcula multiplicando la fuerza que se aplica por la velocidad del objeto en ese momento.

P(t) = \mathbf{F}\cdot \mathbf{v}

Donde:

  • P(t) es la potencia en un instante de tiempo (t).
  • \mathbf{F} es la fuerza aplicada.
  • \mathbf{v} es la velocidad del objeto.

Tipos de potencia

La potencia se presenta de diferentes formas, dependiendo del tipo de energía o trabajo que se esté realizando.

Potencia mecánica: ¿Cómo funciona?

La potencia mecánica se refiere a la rapidez con la que se realiza un trabajo mecánico. Por ejemplo, un motor de coche produce potencia mecánica para mover el vehículo.

Si un objeto se mueve y también gira, la potencia mecánica total incluye tanto el movimiento lineal como el giro.

Potencia eléctrica: ¿Qué es?

La potencia eléctrica es la cantidad de energía eléctrica que un dispositivo usa o produce por segundo. Es lo que pagamos en nuestra factura de electricidad.

Se calcula multiplicando la corriente eléctrica (I) que pasa por un dispositivo por la tensión o voltaje (V) que hay en él.

P(t) = I(t)V(t)
Símbolo Nombre Unidad
P(t) Potencia instantánea W o (J/s)
I(t) Corriente que circula A
V(t) Diferencia de potencial Volt

Si el dispositivo es una resistencia eléctrica, también se puede calcular con estas fórmulas: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): P=I^2 R o Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): P = \frac{V^2}{R}

Potencia calorífica: ¿Cómo se mide?

La potencia calorífica es la cantidad de calor que un dispositivo libera por unidad de tiempo. Por ejemplo, un calentador de agua tiene una potencia calorífica que indica qué tan rápido puede calentar el agua.

P = \frac{E}{t}
Símbolo Nombre Unidad
P Potencia instantánea W o (J/s)
E Energía proporcionada J
t Tiempo s

Potencia sonora: ¿Qué es?

La potencia sonora es la energía que transporta una onda sonora por unidad de tiempo a través de una superficie. Es lo que nos permite escuchar el sonido. Depende de la intensidad del sonido y del área por donde se propaga.

Información de rendimiento de los aparatos

Cuando compramos un aparato eléctrico, los fabricantes nos dan información sobre su potencia.

Energía que entra y energía que sale

Los fabricantes suelen indicar la potencia máxima que un aparato consume de la red eléctrica o de una batería. Esta es la "potencia de entrada".

La "potencia de salida" es la potencia útil que el aparato entrega. Por ejemplo, en un taladro, la potencia de salida es la fuerza con la que gira la broca. La potencia de salida siempre es menor que la de entrada, porque parte de la energía se pierde, generalmente en forma de calor.

  • En las lámparas, además de los vatios que consumen, se indica el flujo luminoso en lúmenes. Esto nos dice cuánta luz visible producen.
  • En los láseres, se indica la potencia real del rayo láser.
  • En los taladros manuales, a veces se indica la potencia máxima que consume de la red, no la potencia mecánica que entrega.
  • En los aspiradores, se indica el consumo eléctrico, que no siempre se relaciona directamente con la potencia de succión.

Enfriadoras y bombas de calor

Aparatos como los refrigeradores, congeladores y bombas de calor mueven el calor de un lugar frío a uno caliente. El motor que usan consume energía, pero la cantidad de calor que pueden mover puede ser mayor que la energía que consumen. Por ejemplo, una bomba de calor puede entregar 2.5 veces más potencia calorífica de la que consume eléctricamente.

Intercambiadores de calor

Los intercambiadores de calor (como los disipadores de calor) transfieren calor. Su capacidad se mide en vatios por Kelvin (W/K), lo que indica cuánto calor pueden transferir por cada grado de diferencia de temperatura.

Potencia continua y a corto plazo

Algunos aparatos especifican una potencia para un "tiempo de funcionamiento corto" (KB xx min). Esto significa que solo pueden funcionar a esa potencia durante un tiempo limitado para evitar que se sobrecalienten. Después de ese tiempo, deben enfriarse.

Ejemplos de esto son algunos electrodomésticos de cocina o herramientas eléctricas. Las locomotoras eléctricas también tienen una "potencia horaria", que pueden mantener durante una hora.

También existen sistemas que pueden alcanzar potencias muy, muy altas, pero solo por periodos de tiempo extremadamente cortos, como algunos láseres de investigación.

Unidades de potencia

Además del vatio, existen otras unidades para medir la potencia:

** Vatio (W)

  • Sistema inglés:

** Caballo de fuerza o horsepower (hp) *** 1 HP = 745,7 W

** Kilográmetro por segundo (kgm/s) *** 1 kgm/s = 9,806215 W ** Kilocaloría por hora (kcal/h) *** 1 kcal/h = 1,1630556 W

  • Sistema cegesimal

** Ergio por segundo (erg/s) *** 1 erg/s = 1x10-7 W

  • Otras unidades:

** Caballo de vapor (CV) *** 1 CV = 735,35375 W

Galería de imágenes

Véase también

Kids robot.svg En inglés: Power (physics) Facts for Kids

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