Potenza (fisica)

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Nota disambigua - Se stai cercando il concetto di potenza in elettrotecnica, vedi Potenza (elettrotecnica).

La potenza è definita come il lavoro (L) compiuto nell'unità di tempo (t):

$P=\frac{\Delta L}{\Delta t}$

In base al principio di egualianza tra lavoro ed energia, la potenza misura anche la quantità di energia scambiata nell'unità di tempo, in un qualunque processo di traformazione, meccanico, elettrico, termico o chimico che sia.

Nel caso di energia meccanica (lavoro), la potenza corrisponde anche al prodotto della forza per la velocità del punto di applicazione e, nel caso di moti rotatori, al prodotto della coppia per la velocità angolare.

All'inverso, l'energia trasformata durante un processo, si ottiene dalla potenza sviluppata moltiplicandola per la sua durata.

[modifica] Unità di misura

Nel sistema internazionale di unità di misura (SI) la potenza si misura coerentemente in watt (W), come rapporto tra unità di energia in Joule (J) e unità di tempo in secondi (s):

$1\ \mathrm{W} = \frac {1\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}}$

$\mathrm{\left[ W \right] = \left[ kg \cdot m^2 \cdot s^{-3} \right]}$ .

Per motivi storici, si possono incontrare ancora unità di misura diverse, nate dall'uso di misurare l'energia e il tempo con unità diverse, a seconda del campo di applicazione. Ad esempio:

Cavallo vapore (CV, in italiano, simile ad HP, in inglese): 1 CV = 735 W = 0,735 kW; 1 CV = 0,9863 HP
Calorie all'ora: 1 kcal/h = 1 Cal/h = 1,16 W

[modifica] Applicazioni pratiche

Anche per effetto delle diverse unità di misura usate, talvolta si fa confusione col concetto di potenza.

Innanzi tutto bisogna tener presente che si può fare più lavoro (cioè consumare o produrre più energia) anche sviluppando potenza più bassa: basta continuare per un tempo (molto) più lungo.

Ad esempio un maratoneta, alla fine di una gara di maratona, avrà consumato certamente più energia (più calorie, se vogliamo) rispetto ad un centometrista, dopo i suoi dieci secondi di gara. Ma certamente la potenza che deve sviluppare il centometrista è enormemente superiore a quella del maratoneta.

Allo stesso modo una lampadina da 100 watt consuma un decimo di una stufetta (o di un altro elettrodomestico) da 1000 watt, ma, se utilizziamo la stufetta per un'ora e lasciamo accesa la lampadina per 24 ore, alla fine la stufetta avrà consumato solo un chilowattora mentre la lampadina avrà consumato ben 2,4 chilowattora. (Il chilowattora è un modo, tollerato, per misurare l'energia. Corrisponde alla potenza di 1000 watt sviluppata continuativamente per un'ora).

Ovviamente all'azienda elettrica si pagano i chilowattora, che misurano l'energia consumata. Ma la stessa azienda elettrica fa pagare anche una quota base, proporzionale alla potenza impegnata (chilowatt), cioè al numero massimo di stufette da 1000 watt che si possono accendere contemporaneamente senza far "scattare" il contatore. Infatti, si capisce anche intuitivamente, per sviluppare potenze più alte ci vogliono linee elettriche più robuste, come muscoli robusti servono al centrometrista per il suo scatto.

In un mezzo di trasporto, la velocità massima dipendono dalla potenza (watt), che è data dal prodotto della coppia (Nm) per il numero di giri, il legame tra la coppia e la potenza è espresso da queste due formule, rispetttivamente per ricavare la potenza e la coppia.

$w = \frac{ \mathrm{Nm} \cdot \mathrm{rpm} \cdot 2\pi}{60}$