Trabajo potencia y energía
Los conceptos de trabajo (T), potencia (W) y energía (Wh) se encentran muy relacionados, a tal punto que muchas veces es confundido por las personas en el uso cotidiano de estas palabras, desde el punto de vista de la física son bastantes parecidos, se relacionan entre sí y a su vez con el tiempo, pero debemos tener presente que estos conceptos son utilizados para cuantificar y medir fenómenos físicos diferentes.
El trabajo se puede entender como la fuerza que necesita un cuerpo o a un sistema para cambiar de posición, generar un movimiento o realizar una acción, la potencia se puede entender como la rapidez con la que se realiza el trabajo y la energía será el resultado del tiempo total que se mantiene haciendo un «trabajo» determinado.
Trabajo (J) (J = N x m)
Trabajo es la capacidad de transferir energía a un cuerpo para que este se desplace, genere una acción o algún movimiento.
James Joule fue un físico inglés de los más destacados de su época gracias a su destacada investigación sobre la termodinámica, la relacionó con la mecánica y dio paso a la teoría de la energía. La unidad de medida para cuantificar la el trabajo, la energía y la cantidad de calor en el sistema internacional (SI), los Joule «J» fue nombrada en su honor. Los Joule (J) son utilizados ampliamente utilizada en diversos campos científicos y tecnológicos relacionados con la energía.
El Joule (J) se define como la cantidad de energía que se transfiere al aplicar una fuerza expresado en newton (N) sobre un cuerpo haciendo que este se desplace una distancia de 1 metro (m) en dirección a la fuerza aplicada. Matemáticamente podríamos definir que 1 Joule (J) = 1 newton (N) x 1 metro (m).
Por ejemplo:
– Trabajo puede ser aplicar una fuerza de 10 N (newton) a un cuerpo para desplazarlo a una distancia de 10 m (metros): J =100 Nm = 100 J
Potencia (W) (W = Nm/t)
Potencia se puede definir como la rapidez con la que se genera trabajo, hay una relación entre el trabajo que se realiza y el tiempo que toma realizarlo. A la vez que se disminuye el tiempo en que se realiza el trabajo aumenta la potencia, al aumentar el tiempo en que se realiza trabajo disminuye la potencia.
James Watt era un ingeniero mecánico que es reconocido a nivel mundial por sus mejoras a la eficiencia de la maquina de Newcomen, conocida actualmente como la maquina a vapor que fue ampliamente utilizad en el Reino Unido y el resto del mundo dando origen a la revolución industrial donde las maquinas permitirían multiplicar miles de veces el trabajo (T) que realizaban las personas.
Los Watt (W) son la unidad de medida del sistema internacional (SI) para cuantificar el trabajo realizado en una unidad de tiempo, es la velocidad con la que se hace una transferencia de energía y la rapidez con la que se realiza un trabajo (T). Matemáticamente el Watt (W) se define como un Joule por segundo lo que se traduce en la siguiente ecuación Watt (W) = Joule (J) / segundo (s). La potencia se puede calcular dividiendo el trabajo (T = J) entre el tiempo que se realiza (s).
Por ejemplo:
– Potencia (W) será la división entre el trabajo (J) que se realiza y el tiempo que se necesita para poder realizarlo en segundos (s), de acuerdo al ejemplo anterior potencia sería la división del trabajo necesario para desplazar un cuerpo a una distancia de 10 metros (m) y el tiempo que demora en realizarlo, suponiendo que demora 20 segundos: W = 100 Nm / 20 s = 5 W
Los Watt (W) son ampliamente utilizados en diferentes campos como, electricidad, termodinámica y mecánica para definir potencia. Actualmente la mayoría de los electrodomésticos que utilizamos de manera cotidiana tienen una etiqueta con la información eléctrica del producto que nos permite conocer la potencia (W) del mismo.
Energía (Wh) (Wh = W x h)
Los Watt-hora (Wh) es la resultado entre la relación de la potencia (W) y el tiempo (h) en que se realiza un trabajo en periodo de tiempo determinado. Se utiliza en electricidad principalmente para definir el consumo o generación de energía en un periodo de tiempo, como por ejemplo el cobro mensual de electricidad que genera mensualmente la compañía distribuidora de electricidad a sus clientes, también se utiliza para definir la capacidad de almacenamiento de energía eléctrica (corriente continua) de las baterías en diferentes aplicaciones.
Los Watt-hora (Wh) son una medida de energía total en un periodo de tiempo determinado, a diferencia de los Watt (W) que son una medida de potencia de consumo o generación de energía en un instante. Matemáticamente podemos conocer los Watt-hora (Wh) multiplicando la potencia (W) por el tiempo en horas (h) que se mantiene el consumo o la generación de energía, dando como resultado la siguiente fórmula Watt-hora (Wh) = potencia (W) x las horas (h) totales de trabajo realizado en un periodo de tiempo determinado.
Por ejemplo:
– Energía (Wh) será el resultado de la multiplicación de la potencia (W) por el tiempo expresado en horas (h) en las que se mantiene un trabajo durante un tiempo determinado, continuando con el ejemplo anterior si se mantiene realizando un trabajo a una potencia de 5 W durante 2 horas al día: Wh/día = 5 W x 2 h/días = 10 Wh/día
El término Watt-hora es utilizado en electricidad para conocer o estimar el consumo de energía de los aparatos eléctricos que se utilizan a nivel residencial, comercial e industrial, también se utiliza para desarrollar proyectos de energía renovables de aplicaciones fotovoltaicas y sistemas de respaldos de energía eléctrica en baterías.
