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Explicação sobre o tema "potência e rendimento", também sobre cálculo de potência e rendimento de máquina.
Tipologia: Resumos
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Potência é uma grandeza física usada para calcular a quantidade de energia concedida ou consumida por unidade de tempo. Em outras palavras, é a taxa de variação da energia em função do tempo. A potência é útil par medir a rapidez com a qual uma forma de energia é transformada por meio da realização de um trabalho. Dizemos que uma máquina é mais potente que outras máquinas quando ela é capaz de realizar a mesma tarefa em um tempo menor ou, ainda, realizar uma quantidade maior de tarefas no mesmo intervalo de tempo. A definição de potência média é dada pelo trabalho realizado em função da variação de tempo: Legenda: P – potência média (W) Τ – trabalho (J) Δt – intervalo de tempo (s) A unidade de medida da potência adotada pelo SI é o watt (W), unidade equivalente ao joule por segundo (J/s). A unidade watt foi adotada a partir de 1882 como forma de homenagem aos trabalhos desenvolvidos por James Watt, que foram de extrema relevância para o desenvolvimento das máquinas a vapor. Na Física, trabalho é a medida da transformação de uma forma de energia em outras formas de energia mediante a aplicação de uma força. Sendo assim, a definição de potência pode estar relacionada com qualquer forma de energia, tais como: energia mecânica, energia potencial elétrica e energia térmica.
Podemos determinar a potência realizada pela aplicação de uma força F que desloca um corpo de massa m em uma distância d. Observe: Na situação descrita acima, podemos calcular a potência do movimento por meio da definição de potência média: Para tanto, precisamos recordar que o trabalho realizado por uma força F pode ser calculado por meio da seguinte fórmula: Legenda: F – força aplicada (N) d – distância percorrida (m) θ – ângulo formado entre F e d (º) Reunindo as duas equações anteriores em uma só, teremos a seguinte equação para o cálculo da potência relacionada a uma forma de energia qualquer: Para os casos em que a força aplicada é paralela à distância percorrida pelo corpo, o cosseno do ângulo θ terá seu valor máximo (cos 0º = 1). Portanto, a potência média poderá ser calculada a partir da seguinte relação:
Considere uma determinada máquina realizando certo trabalho. A potência útil (Pu) é a potência que a máquina utiliza na realização de um trabalho externo; apotência dissipada (Pd) corresponde à potência não aproveitada, transformada no interior da máquina em energia térmica (calor). Para poder realizar o trabalho útil (externo), a máquina deve receber uma potência total (Pt), que deve valer: Pt = Pd + Pu. Portanto, da potência total fornecida à máquina só uma porcentagem, potência útil é aproveitada, pois parte dela é perdida (potência dissipada). Assim, rendimento ( η – letra grega eta) de uma máquina é sua capacidade de realização de determinado trabalho e é definido como sendo a razão entre a potência útil (Pu) e a potência total (Pt): Então, por exemplo, se o motor de um carro estiver bem regulado ele apresentará maior rendimento, percorrendo uma distancia maior com a mesma quantidade de combustível que outro carro de mesmas características, mas com o motor desregulado. Como o rendimento é uma relação entre duas grandezas de mesmas unidades, elas se cancelam e ele não terá unidade (grandeza adimensional). Sendo Pu sempre menor que Pt, η sempre será menor que 1, que normalmente é multiplicado por 100, sendo assim expresso em porcentagem
Em física, a lei ou princípio da conservação de energia estabelece que a quantidade total de energia em um sistema isolado permanece constante. Tal princípio está intimamente ligado com a própria definição da energia. Um modo informal de enunciar essa lei é dizer que energia não pode ser criada nem destruída: a energia pode apenas transformar-se de um tipo a outro(s).