Unidad 4 · Tema 04
Potencia
La potencia distingue procesos que transfieren la misma energía en tiempos diferentes. Mide rapidez de transferencia, no una cantidad total de energía.
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Concepto 01
Trabajo por unidad de tiempo
Esencial Lo mínimo que debes conservar
La potencia media es trabajo dividido por el intervalo de tiempo.
ComprendeInterpreta y conecta
Dos máquinas pueden realizar el mismo trabajo y tener potencias distintas si tardan tiempos diferentes.
ProfundizaFormulación y condiciones
P_med=ΔW/Δt y su unidad es el watt, 1 W=1 J/s.
ExploraConexiones para continuar
Una potencia pequeña sostenida durante mucho tiempo puede transferir gran cantidad de energía.
Relación matemática
Potencia media e instantánea
La rapidez media o instantánea de transferencia de energía mediante trabajo.
El signo indica entrega o extracción instantánea de energía mecánica.
ProfundizaVariables, condiciones y comprobaciones
Variables
- P
- potencia; unidad habitual: W
- W
- trabajo; unidad habitual: J
- t
- tiempo; unidad habitual: s
Condiciones de aplicación
- Para F·v, fuerza y velocidad corresponden al mismo instante y partícula.
Comprobación dimensional
J/s=W.
Errores que evita
- Confundir potencia con energía.
- Usar P=Fv sin considerar el ángulo.
Ambos procesos elevan la misma carga a la misma altura y realizan igual trabajo; el menor tiempo exige mayor potencia media.
Concepto 02
Potencia en un instante
Esencial Lo mínimo que debes conservar
La potencia instantánea indica la tasa de trabajo en un instante específico.
ComprendeInterpreta y conecta
Para una fuerza sobre una partícula, .
ProfundizaFormulación y condiciones
También puede escribirse P=dW/dt; solo la componente paralela a v contribuye.
ExploraConexiones para continuar
Aunque |F| sea constante, P puede variar si cambian la rapidez o el ángulo entre F y v.
Ejemplo resuelto
Potencia instantánea con fuerza inclinada
Una fuerza de 120 N actúa sobre un carro que se mueve a 2,5 m/s; el ángulo entre fuerza y velocidad es 30°.
- F=120 N
- v=2,5 m/s
- θ=30°
Calcular la potencia instantánea.
- Principio
=Fv cosθ.
- Sustitución
P=(120)(2,5)cos30°.
- Cálculo
P≈260 W.
- Interpretación
Solo la componente de F paralela a v transfiere energía en ese instante.
Concepto 03
Entrega o extracción de energía
Esencial Lo mínimo que debes conservar
P>0 indica entrega instantánea de energía mecánica por esa fuerza.
ComprendeInterpreta y conecta
P<0 indica extracción y P=0 ausencia de transferencia instantánea por trabajo.
ProfundizaFormulación y condiciones
El signo proviene del producto punto F·v.
ExploraConexiones para continuar
Una fuerza perpendicular puede cambiar la dirección de la velocidad sin entregar energía cinética.
Concepto 04
No confundir energía con potencia
Esencial Lo mínimo que debes conservar
El joule mide energía y el watt mide energía por tiempo.
ComprendeInterpreta y conecta
Multiplicar potencia por tiempo produce energía.
ProfundizaFormulación y condiciones
Un kilowatt-hora es una unidad de energía: potencia en kW multiplicada por tiempo en horas.
ExploraConexiones para continuar
El símbolo W puede significar watt como unidad o trabajo como variable; el contexto y las unidades eliminan la ambigüedad.
Revisión conceptual
Errores frecuentes
Cada advertencia incluye una forma concreta de revisar el razonamiento, no solo una marca de respuesta incorrecta.
Confundir potencia con energía.
Potencia es energía por unidad de tiempo; watt y joule miden magnitudes distintas.
Usar P=Fv ignorando el ángulo.
En general =Fv cosθ.