Definizioni :
Consideriamo
un qualsiasi lavoro meccanico, per es. il lavoro necessario
per
sollevare un certo peso (forza) ad una certa altezza (spostamento).
Se
il peso P ha un modulo di 100 N e l'altezza h è di 10
metri,
il
lavoro Ph necessario sarà uguale a:
|
L = Ph= 100
N * 10 m = 1000 Joule. |
Supposto
di dover eseguire questo lavoro possiamo ottenere
il
risultato in un tempo più o meno lungo a seconda dei mezzi
dei
quali disponiamo, diciamo allora che disponiamo di una POTENZA
di
mezzi tanto maggiore quanto minore è il tempo necessario
per eseguire
il
lavoro. La misura di questa POTENZA si ottiene come
rapporto
tra
il lavoro prodotto ed il tempo impiegato a produrlo;
essa
si indica generalmente con la lettera W.
Si
avrà la seguente relazione:
|
Potenza
= W = Lavoro/tempo = L/t . |
L'unità
di potenza possiede il nome di :
Watt
(
derivato dal cognome di un fisico inglese ) e corrisponde alla
potenza
che
esegue l'unità di lavoro nell'unità di tempo.
La
potenza di 1 Watt è dunque quella che consente
di ottenere il
lavoro
di 1 Joule in 1 secondo.
|
1Watt
= 1Joule/1secondo
. |
Se
dobbiamo eseguire il lavoro di 1000 Joule in un secondo diremo
che
è
necessaria la potenza di 1000 Joule/1sec = 1000 Watt;
se
pretendiamo di eseguire il lavoro in metà tempo la potenza
necessaria
risulta
doppia (2000 Watt). Il lavoro ottenibile dipende dunque dalla
potenza
della macchina utilizzata e dal tempo durante il quale la macchina
è
fatta lavorare. Un lavoro ad es. di 10.000 Joule può essere
ottenuto da
una
macchina di 10.000 Watt in 1 secondo, oppure da una macchina
molto
più
piccola di 1000 Watt in 10 secondi.
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Per
la misura della potenza si utilizzano correntemente oltre al
Watt i suoi
multipli
e sottomultipli ed in particolare il chilowatt = 1000 Watt.
Elenchiamo
qualche dato orientativo e approssimato della potenza
di
animali e di macchine più comuni (a).
|
Lavoro da eseguire |
Esecutore |
Tempo necessario in s. |
Potenza in Watt |
|
Un Joule |
Uomo
|
0,020 |
50 W |
|
" " |
Cavallo |
0,00136 |
736 W |
|
" " |
Auto utilitaria |
0,000040 |
25000 W |
|
" " |
Locomotiva 428 |
0,00000035 |
2800000 W |
(a) Per i mezzi animali i dati sono riferiti ad
una potenza sostenibile durante un certo numero di ore
lavorative giornaliere; non si tratta quindi della potenza massima
disponibile in brevi istanti
che può essere molto più grande.
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Poichè
il Watt corrisponde alla potenza che esegue il lavoro di 1 Joule
in
1 secondo, si può viceversa definire indirettamente il
Joule come il
lavoro
eseguito da una macchina della potenza di 1 Watt in 1 secondo
e
scrivere cioè :
|
1
Joule = 1 Watt * secondo . |
La
denominazione Watt * secondo al posto della denominazione Joule
è
molto usata ed ancora più usati sono i suoi multipli,
ad es. il
chilowatt
secondo = 1000 Joule.
Nel
sistema di misura dei tempi non decimale è altresì
usatissimo il
multiplo
denominatore chilowattora : esso corrisponde al lavoro
della
potenza di 1 chilowatt per 1 ora o al lavoro della potenza di
1 Watt
per
1000 ore. Poichè
1 ora = 3600 secondi, vale ovviamente la relazione:
|
1
chilowattora = 3600 chilowattsecondi = 3600000 Joule. |
La
potenza si può misurare direttamente con speciali strumenti
detti
Wattmetri.
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Molto
usata è anche l'unità derivata dal chilogrammo
forza : essa è
il
cavallo vapore CV (in italiano ed in francese), HP
( in inglese)
e
PS ( in tedesco).
Essa
corrisponde all'incirca alla potenza di un cavallo animale e vale:
Ricordiamo
che 1
kgf = 9,81 Newton
e quindi che
1
kgf m = 9,81 Joule
si
ha :
|
1
CV
= (9,81 * 75 Joule)/sec = 736 Joule/sec = 736 Watt |
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Per
convertire i nostri CV in Kw è sufficiente moltiplicarli
per 0,736 :
e
viceversa Kw in CV moltiplicandoli per 1,359 :
|
