1 O que é potência?
Dois operários carregam a mesma caixa até o mesmo andar — um leva 1 minuto, o outro leva 5 minutos. Ambos realizam o mesmo trabalho. Mas o primeiro é mais potente: realiza o mesmo trabalho em menos tempo.
Potência é a taxa com que o trabalho é realizado — a rapidez na transferência de energia:
Ambos realizam T = 3 000 J para carregar a caixa.
Operário A (1 min = 60 s): PA = 3000/60 = 50 W
Operário B (5 min = 300 s): PB = 3000/300 = 10 W
2 Potência e velocidade: P = F · v
Substituindo T = F·d (força na direção do deslocamento) e d/Δt = v:
Essa forma explica por que carros de corrida têm motor de alta potência: para manter alta velocidade contra a resistência do ar (que aumenta com v²), é necessária grande potência do motor.
Um carro mantém v = 30 m/s (108 km/h) contra resistência total de atrito F = 800 N.
P = F·v = 800 × 30 = 24 000 W = 24 kW
3 Unidades de potência
| Unidade | Equivalência | Uso típico |
|---|---|---|
| Watt (W) | 1 J/s | Eletrodomésticos, lâmpadas |
| Quilowatt (kW) | 1 000 W | Motores de carro, sistemas de ar-condicionado |
| Megawatt (MW) | 10⁶ W | Usinas elétricas |
| Gigawatt (GW) | 10⁹ W | Grandes complexos de geração (Itaipu ≈ 14 GW) |
| Cavalo-vapor (CV) | ≈ 735,5 W | Motores automotivos no Brasil |
| Horsepower (hp) | ≈ 745,7 W | Motores em países anglófonos |
O cavalo-vapor (CV) foi definido por James Watt como a potência de um cavalo médio trabalhando continuamente. Ele usou essa unidade de marketing para convencer mineiros de carvão de que sua máquina a vapor valia o investimento.
4 Rendimento de máquinas
Nenhuma máquina real converte 100% da energia de entrada em trabalho útil. Parte é perdida como calor (atrito, resistência elétrica), som etc. O rendimento (η — eta) mede essa eficiência:
Um motor consome Ptotal = 80 kW de combustível e entrega Pútil = 24 kW às rodas.
η = 24/80 = 0,30 → 30%
| Máquina / sistema | Rendimento típico |
|---|---|
| Motor a combustão interna | 20–35% |
| Motor elétrico | 85–97% |
| Usina hidrelétrica | 85–92% |
| Painel solar fotovoltaico | 15–22% |
| Lâmpada incandescente | ~5% (resto é calor) |
| Lâmpada LED | ~40–50% |
5 Calculadora de potência e rendimento
🧮 Calculadora — P = T / Δt
🧮 Calculadora de Rendimento — η = P_útil / P_total
6 Aplicações cotidianas
A fatura cobra em kWh (quilowatt-hora). 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3,6 MJ de energia. Um chuveiro de 5 500 W por 10 min ≈ 0,92 kWh.
Em esforço máximo sustentado, um ciclista amador entrega ~200 W; um campeão do Tour de France sustenta ~400 W por horas.
Com capacidade de 14 GW, Itaipu produz ~14 × 10⁹ J a cada segundo — suficiente para abastecer 15 milhões de residências brasileiras.
Cada m² de painel recebe ~1 000 W de irradiância solar. Com 20% de rendimento, gera ~200 W/m² — suficiente para uma lâmpada LED + carregador.
7 Resumo
O que você aprendeu
- Potência = taxa de realização de trabalho: P = T/Δt.
- Forma alternativa: P = F·v (força na direção do movimento × velocidade).
- Unidade SI: Watt (W = J/s). 1 CV ≈ 735,5 W.
- Rendimento: η = P_útil/P_total (adimensional, 0 a 1 ou 0% a 100%).
- Motores elétricos têm rendimento muito maior que motores a combustão.
- Conta de energia elétrica usa kWh: 1 kWh = 3,6 MJ.