Potência

Qual o significado de potência de uma máquina? Como é medida essa potência? O que é rendimento e como se calcula? Revise potência para mandar bem em Física no Enem!

Vem com a gente aprender tudo sobre a potência de uma máquina e seu rendimento. Saiba a diferença entre energia renovável e não renovável e como está distribuída em nossa matriz energética! Revise física e gabarite Ciências da Natureza no Enem e nos vestibulares!

O que é uma máquina?

Em muitas situações cotidianas, para fazer uso da energia com determinada finalidade, é necessário transformar uma modalidade de energia em outra. É aí que muitas vezes precisamos de máquinas para realizar essas transformações.

As máquinas são dispositivos que transformam ou transferem energia para algo ou algum lugar. Ao longo da história, diversas máquinas foram criadas pelo ser humano para facilitar a realização de atividades diárias.

Alguns exemplos de máquinas atuais são: o motor de combustão interna, que converte a energia química dos combustíveis em energia mecânica e energia térmica; o telefone celular, que converte a energia elétrica (produzida a partir da energia química da bateria) em energia luminosa da tela, energia acústica do alto falante e energia térmica (que aquece os componentes do aparelho); os painéis de energia solar, que convertem a energia luminosa proveniente do sol em energia elétrica e energia térmica.

Máquinas que produzem energia elétrica

Muitas das máquinas que utilizamos em nosso cotidiano precisam de energia elétrica para funcionarem. Por isso, elas dependem de outras potentes máquinas: as usinas elétricas.

Como o Brasil é um país abundante em recursos hídricos, a maior parte de nossas usinas elétricas é de natureza hidrelétrica.usina hidreletrica itaipu aula de potência

Nessas usinas, grandes reservatórios de água armazenam energia potencial gravitacional. Quando as comportas de uma represa são abertas, a energia potencial gravitacional é convertida em energia cinética. A água em movimento faz girar as pás de turbinas, que convertem a energia cinética em energia elétrica, que depois é distribuída por meio de linhas de transmissão.

Curiosidade energética

Além da energia elétrica, a matriz energética brasileira, inclui outras fontes de energia disponíveis como gás natural, gasolina e lenha. Nesse segmento, que inclui todos os recursos de energia disponíveis no pais, a participação de fontes renováveis permaneceu praticamente estável, alcançando 44,1% das fontes utilizadas, isso em 2013. Mesmo assim é maior que a média mundial que pé de 13,3%, segundo a Agencia internacional de energia (AIE).

Esses 44,1% renováveis estão assim divididos:

  • Biomassa da cana de açúcar = 15,7%
  • Hidráulica eletricidade = 14,7%
  • Lenha e carvão = 9,7%
  • Lixívia (água de lavagem das cinzas de madeira e outras) = 4,1%

Agora os 55,9% não renováveis:

  • Petróleo e derivados = 38,6%
  • Gás natural = 10,1%
  • Carvão mineral = 5,6%
  • Urânio = 1,5%

Potência de uma máquina

Uma das características mais importantes de uma máquina é a rapidez com que ela transforma a energia. É importante conhecer o intervalo de tempo necessário para uma máquina realizar essa transformação.

Para medir a rapidez com que as máquinas realizam essa transformação, foi definida a grandeza potência (P) de uma máquina que é a relação entre a quantidade de energia (DE) transformada (que pode ser calculada como o trabalho realizado,t) e o intervalo de tempo (Dt) para que ocorra tal transformação.

Matematicamente, podemos definir potência como:

fórmula da potência = trabalho/delta tempo

Fique atento (a): No sistema internacional, a unidade de potência é J/s ou W (watt).

Rendimento de uma máquina

Pelos mecanismos de transformação de energia, as máquinas proporcionam o tipo de energia que será efetivamente utilizado em sua finalidade. Essa energia é chamada de energia útil.

No processo de transformação surge, inevitavelmente, uma parcela de energia que não atende a finalidade da máquina, e por isso, é denominada energia dissipada.

O conceito de energia dissipada está associado de acordo com a finalidade da máquina.

No funcionamento de uma lâmpada, por exemplo, ocorre conversão de energia elétrica em energia luminosa e térmica. Quando a lâmpada é usada para iluminar ambientes, a energia luminosa é a energia útil, e a energia térmica é a energia dissipada.

Quando a lâmpada é usada para aquecer um ambiente (em uma granja por exemplo), a energia térmica é a energia útil e a energia luminosa é a dissipada.

Esquematicamente, o funcionamento de uma máquina seria:

funcionamento de uma máquina

Acompanhe agora a sequência para você entender como chegamos a expressão do rendimento de uma máquina, ok?

Pela lei de conservação de energia total, temos:

energia total = e util + e dissipada

Ao dividir ambos os membros da expressão acima pelo intervalo de tempo que ocorreu a transformação, podemos ter uma nova expressão:

O rendimento de qualquer máquina tem a ver com sua potência útil, pois quanto mais energia útil for obtida menor será a dissipada. Seguindo esse raciocínio, a expressão que define o rendimento (h) de uma máquina é:

rendimento = pot util + pot total

Sua unidade é porcentagem e seu valor nunca será maior que um.

Para você entender melhor, vamos pensar em um exemplo:

Considere uma lâmpada incandescente de 100 W de potência, ou seja, que consome 100 J de energia elétrica a cada segundo. Desses 100 J, 92 J são convertidos em energia térmica e a diferença em energia luminosa.

Nessas condições, o rendimento da lâmpada é:

calculo do rendimento da lampada = 8%

Entendeu agora? Beleza! Caso você ainda tenha dúvidas sobre potência, veja as videoaulas a seguir:

Agora resolva 10 exercícios sobre potência e continue estudando:

 

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Sobre o(a) autor(a):

Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.