Potentzia

Artikulu hau kontzeptu fisikoari buruzkoa da; beste esanahietarako, ikus «Potentzia (argipena)».

Fisikaren arloan, potentzia (sinboloa, $P$) deritzo sistema fisiko batean eginiko lanaren eta denboraren arteko zatidurari (arrazoi edo ratio denborala). Bestela esanda, potentzia denbora-unitatean eginiko lana da. Beraz, potentzia kalkulatzeko, egindako lanaren eta horretan pasaturiko denboraren arteko zatiketa egin behar da. Zer esanik ez, "lan" terminoa fisikako kontzeptu modura hartu behar da definizio horretan.

Potentzia magnitude fisiko eskalarra da. Nazioarteko SI unitate-sisteman, potentzia-unitateari watt deritzo euskaraz eta ${\text{W}}$ sinboloaz adierazten da. Izen hori James Watt ingeniariaren omenez eman zitzaion, lurrun-makinan hobekuntza nabariak egin zituelako. Dena den, watt unitatea joule segundoko (${\text{J/s}}$) unitatearen baliokidea da: ${\text{1 W = 1 J/s}}.$

Motor elektriko baten irteera-potentzia motorrak sortutako indar-momentuaren eta irteera-ardatzaren abiadura angeluarraren biderkadura da. Ibilgailu bat mugitzeko behar den potentzia gurpilen trakzio-indarraren eta ibilgailuaren abiaduraren biderkadura da. Bonbila batean energia elektrikoa argi eta bero bihurtzen duen potentzia watt-etan ematen da: zenbat eta watt gehiago, hainbat eta potentzia handiagoa, eta energia elektriko gehiago erabiltzen da denbora-unitate bakoitzeko.

Definizioa eta oinarrizko kontzeptuak

Gorputz puntual batean ${\Delta t}$ denbora-tartean egindako lana ${\Delta W}$ bada, denbora-tarte horretan egindako batez besteko potentzia honelaxe definitzen da:

$${\bar {P}}\equiv \langle {P}\rangle ={\frac {\Delta W}{\Delta t}}$$

Bestalde, aldiuneko potentzia izango da ${\Delta t}$ denbora-tartea zerora hurbiltzean batez besteko potentziak duen balio limitea, hau da, batez besteko potenziaren denborarekiko deribatua $t$ aldiunean:

$$P(t)=\lim _{\Delta t\to 0}{\frac {\Delta W}{\Delta t}}={\operatorname {d} \!W \over \operatorname {d} \!t}$$

 Definizio horretan $\operatorname {d} \!W={\boldsymbol {F}}\cdot \operatorname {d} \!{\boldsymbol {r}}$ dela kontuan izanik,

$$P={\boldsymbol {F}}\cdot {\operatorname {d} \!{\boldsymbol {r}} \over \operatorname {d} \!t}={\boldsymbol {F}}\cdot {\boldsymbol {v}}$$

da, non $P$ aldiuneko potentzia, $W$ lana, $t$ denbora, ${\boldsymbol {r}}$ posizio-bektorea, ${\boldsymbol {F}}$ indarra eta ${\boldsymbol {v}}$ abiadura diren.

Potentzia motak

Potentzia mekanikoa

Indar baten eraginpean denbora-unitateko transferitutako energiari (edo burututako lanari) potentzia mekanikoa deritzo. Aurreko paragrafoan ikusitakoaren arabera, biraka ez dabilen solido bati aplikatutako potentzia mekanikoa indar erresultantearen eta abiaduraren arteko biderkadura eskalarra da:

$$P(t)={\boldsymbol {F}}\cdot {\boldsymbol {v}}.$$

Solidoa biratzen ari bada eta aplikatutako indarren abiadura angeluarra aldatzen ari bada:

$$P(t)={\boldsymbol {F}}\cdot {\boldsymbol {v}}+{\boldsymbol {M}}\cdot {\boldsymbol {\omega }},$$

non ${\boldsymbol {F}}$ indar erresultantea, ${\boldsymbol {M}}$ indar-momentu erresultantea, ${\boldsymbol {v}}$  masa-zentroaren abiadura lineala eta  ${\boldsymbol {\omega }}$ solidoaren abiadura angeluar bektorea diren.

Potentzia elektrikoa

Potentzia elektrikoa denbora jakin batean korronte elektrikoak egin dezakeen lana edo eman dezakeen energia da. Une jakin batean gailu batek garatutako potentzia elektrikoa era honetan adierazten da:

$$P(t)=I(t)V(t),$$

non $P(t)$ aldiuneko potentzia den, watt-etan (joule/segundo) neurtuta; $I(t)$ gailutik zirkulatzen ari den korrontearen intentsitatea, ampere-tan; $V(t)$ gailuaren muturren artean dagoen potentzial diferentzia, volt-etan.

Gailua erresistore bat bada, era honetan adierazten da kontsumituriko potentzia elektrikoa:

$$P=RI^{2}={\frac {V^{2}}{R}},$$

non $R$  erresistentziaren balioa den, ohm-etan neurtua.

Potentzia kalorifikoa

Berogailu baten aldiuneko potentzia kalorifikoa denbora-unitateko askatzen duen bero-kantitatea da:

$$P={\operatorname {d} \!E \over \operatorname {d} \!t},$$

non $P$  aldiuneko potentzia den, watt-etan (joule/segundo) neurtua; $E$  emandako energia, joule-tan; eta $t$ denbora, segundotan.

Soinu-potentzia

Soinu-potentzia (edo potentzia akustikoa) soinu-uhinak denbora-unitateko gainazal jakin batean zehar garraiatzen duen energia da. Potentzia hori soinu-intentsitatearen eta zeharkaturiko gainazalaren azaleraren menpe dago:

$$P_{S}=\int _{S}I_{S}\operatorname {d} \!S,$$

non $P_{S}$ soinu-potentzia den, $I_{S}$ soinu-intentsitatea eta $\operatorname {d} \!S$  soinu-uhinak zeharkatutako gainazal-elementu diferentziala. Isolatutako iturri baten kasuan, integrala iturria barnean daukan gainazal itxi batean gauzatzen da.

Potentzia-unitateak

Nazioarteko SI sisteman:

• watt $({\text{W}})$

Neurri-sistema anglosaxoian:

• horsepower $({\text{HP}})$ ingelesez, edo zaldi-potentzia $({\text{ZP}})$ euskaraz. Baliokidetza hau dago zaldi-potentziaen eta watten artean: ${\text{1 HP = 745,7 W}}.$

Neurri-sistema teknikoan:

• kilogrametro segundoko $({\text{kmg/s}})$: ${\text{1 kgm/s = 9,806215 W}}$

• kilokaloria orduko $({\text{kcal/h}})$: ${\text{1 kcal/h = 1000 cal/h = 1,1630556 W}}$

Unitate-sistema zegesimalean:

• erg segundoko $({\text{erg/s}})$: ${\text{1 erg/s}}=10^{-7}{\text{W}}$

Unitateen arteko transformazioak

${\text{1 W = 1,341}}\times 10^{-3}{\text{HP = 0.1019 kgm/s = 0,8598 kcal/h = 107 erg/s}}.$

Erreferentziak

• Fisika Orokorra, UEU, 2003, ISBN 84-8438-045-9

Ikus gainera

potentziometro