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Potência de uma força

No mundo em que vivemos, podemos dizer que um dos conceitos físicos mais importantes é o de energia, pois ela está presente em praticamente tudo o que fazemos diariamente. A energia é tão importante que até mesmo quando estamos descansando nosso corpo necessita dela. Sabemos que a energia não pode ser criada e nem destruída, mas pode ser transformada em outras formas de energia. Dependendo de sua fonte, podemos classificá-la como sendo energia mecânica, elétrica, química, sonora, luminosa, nuclear, etc.

Em nosso dia a dia costumamos fazer uso da palavra trabalho, só que essa palavra está geralmente relacionada ao esforço físico ou mental, porém, em Física, esse termo representa a medida das transformações de energia.

Já a potência de uma força representa a rapidez com que ela realiza um trabalho ou, ainda, a rapidez com que a energia é transformada em outras formas de energia. Por exemplo, para uma pessoa subir até o oitavo andar de um prédio, ela pode usar o elevador ou as escadas. Nos dois exemplos, escada ou elevador, o trabalho realizado será o mesmo, ou seja, o trabalho de elevar o corpo até o oitavo andar.

Mas se essa pessoa fizer uso das escadas, demorará mais tempo para realizar o mesmo trabalho. Dessa forma, dizemos que a potência associada à força realizada pelo corpo é menor do que a associada à força do motor do elevador.

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Para determinar a potência média de uma força, devemos lembrar que ela representa o trabalho realizado, ou a energia transformada, por unidade de tempo. Sendo assim, podemos escrever:

Onde:

Pméd  é a potência média de uma força

τ é o trabalho realizado

∆t é a variação do tempo de atuação da força

∆E é a energia transformada

No SI, medimos essas grandezas com as seguintes unidades:

P é dada em watt (W)

τ ou ∆E é dado em joule (J)

∆t é dado em segundos (s)

Podemos também fazer uma relação de potência de uma força com a intensidade da força e com o módulo da velocidade de um corpo sujeito a essa força:

O trabalho de uma força constante é definido por:

Fazendo a substituição de II em I, teremos:

Como

Podemos escrever:

Transformação da energia eólica em energia elétrica
Transformação da energia eólica em energia elétrica
Publicado por: Domiciano Correa Marques da Silva
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Lista de Exercícios

Questão 1

(FGV) Depois de anos investigando o funcionamento de nossas pernas, um grupo de cientistas construiu uma traquitana simples, mas extremamente sofisticada, que é capaz de diminuir o consumo de energia de uma caminhada em até 10%.

REINACH, Fernando. “Quando um prato de feijão vai mais longe”,
in O Estado de São Paulo, 13/06/2015.

Uma pessoa caminhando, sem a traquitana, gasta 80 cal a cada metro. Utilizando o equipamento e reduzindo em 10% seu consumo de energia, essa pessoa percorreu uma distância D com velocidade média igual a 7,0 km/h e gastou energia correspondente a um prato de feijoada de 504 kcal. Os valores da distância D e da potência P consumida na caminhada são, respectivamente,

Dado: 1 cal = 4 J

a) 5,7 km e 700 W.

b) 6,3 km e 155 W.

c) 6,3 km e 622 W.

d) 7,0 km e 140 W.

e) 7,0 km e 560 W.

Questão 2

(Enem) Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica, que, por sua vez, alimenta um motor elétrico. A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.


Disponível em: www.physics.hku.hk. Acesso em: 3 jun. 2015.

Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m2, que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m2 e rendimento de 30%.

Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de

a) 1,0 s.

b) 4,0 s.

c) 10 s.

d) 33 s.

e) 300 s.

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