Lavoro e potenza
Potenza
Consideriamo un uomo di peso 700 N il quale deve salire al quarto piano di un edificio, posto ad h = 20 m dal suolo. Può decidere di prendere le scale oppure di usare l'ascensore. Siccome il lavoro in questo caso non dipende dal percorso ma solo dall'altezza, avremo che in entrambi i casi il lavoro che bisogna compiere è L = P · h = 700 N · 20 m = 14 000 J. Qual è la differenza tra questi due casi?
L'ascensore consente di coprire il dislivello di 20 m in un tempo minore perché la potenza dell'ascensore è in generale superiore alla potenza muscolare dell'uomo. In fisica la potenza P si definisce come il rapporto tra il lavoro L che viene compiuto e l'intervallo di tempo Δt impiegato a compierlo, ossia P = L / Δt. È chiaro che, dal momento che l'intervallo di tempo Δt compare al denominatore, una macchina sarà tanto più potente quanto meno tempo impiega per compiere un certo lavoro (nel nostro esempio i 14 000 J necessari per salire al quarto piano). Dal momento che il lavoro compare invece al numeratore nella definizione di potenza, una macchina sarà tanto più potente quanto più lavoro riesce a compiere in 1 s.
L'unità di misura della potenza nel Sistema Internazionale è il watt (simbolo W). Dalla definizione di potenza discende che 1 W = 1 J / (1 s). In altre parole una macchina ha una potenza di 1 W quando è in grado di compiere un lavoro di 1 J in un intervallo di tempo pari a 1 s. Il watt è un'unità di misura piccola e infatti sono molto più utilizzati i suoi multipli, come il kilowatt (1 kW = 103 W), il megawatt (1 MW = 106 W) e il gigawatt (1 GW = 109 W). Ad esempio quando diciamo che un'auto ha una potenza di 50 kW vuol dire che ogni secondo è in grado di compiere un lavoro pari a 50000 J.
Molto utilizzato come unità di misura di potenza è anche il cavallo-vapore (simbolo CV). Il fattore di conversione con il watt è il seguente: 1 CV = 735.5 W. Esiste poi il cavallo vapore britannico (simbolo hp per horse-power): 1 hp = 745.7 W.
