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Dinâmica: Potência e rendimento

A dinâmica envolve o estudo das forças e movimentos, mas também abrange conceitos importantes como potência e rendimento. Potência mede a taxa de realização de trabalho, enquanto rendimento quantifica a eficiência na conversão de energia.

POTÊNCIA

Imagine que você quer subir até uma determinada plataforma e existem dois caminhos possíveis: uma escada ou uma rampa em zigue-zague. Qual seria a diferença entre os percursos? O trabalho é o mesmo, pois é a mesma altura subida em ambos os casos. No entanto, o tempo de percurso é diferente. Isso faz com que pessoas mais velhas prefiram as rampas por ficarem menos cansadas na trajetória. A grandeza física que está relacionada a esse tempo se chama potência e é calculado pela taxa de realização de trabalho:

Unidades de potência:

  • SI: watt (W) 1W = 1 J/s
  • 1 kW = 10³ W
  • 1 MW = 106 W
  • 1 GW = 109 W
  • 1 cv (cavalo-vapor) ≅ 735,5 W  
  • 1 hp (horse-power) ≅ 745,7 W

POTÊNCIA INSTANTÂNEA

A potência fornecida a um corpo por uma força constante pode ser calculada por

  • F é a força resultante
  • V é a velocidade do corpo

RENDIMENTO

O rendimento mede uma taxa de aproveitamento. Nesse caso, imagine um motor de um carro ligado produzindo uma potência total. No entanto, devido ao atrito e outras dissipações, apenas uma fração dessa potência total é transmitida para ser usada pelo carro.  

O aproveitamento dessa potência (ou trabalho) pode ser calculado por alguma das expressões abaixo:

Exercício Resolvido 1: (PUCRS 2015) Uma caixa com um litro de leite tem aproximadamente 1,0 kg de massa. Considerando g = 10 m/s², se ela for levantada verticalmente, com velocidade constante, 10 cm em 1,0 s, a potência desenvolvida será, aproximadamente, de  

a) 1,0 · 10² W

b) 1,0 · 10 W  

c) 1,0 · 100 W  

d) 1,0 · 10-1 W  

e) 1,0 · 10-2 W  

Resolução: C

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