Puissance en physique Définition, unités et formule

Publié le 18 janvier, 2024

Qu’est-ce que le pouvoir en physique?

Lorsqu’on pense au pouvoir, plusieurs idées viennent à l’esprit, dont beaucoup dépassent le concept scientifique de la physique. Une façon de réfléchir à ce qu’est le pouvoir en physique est de penser à la quantité d’énergie expulsée au fil du temps pour faire quelque chose. Ceci est similaire à la notion de travail. Le travail est une mesure de l’énergie transférée lorsqu’une force déplace un objet sur une certaine distance. Une façon d’y réfléchir est d’imaginer un système de poulies verticales. Un objet d’une certaine masse est soumis à une force qui le déplace vers le haut contre la gravité. Cette force agissant sur l’objet modifie sa hauteur, ou sa distance verticale, en le déplaçant vers le haut. Le pouvoir est lié au travail. Plus un système est puissant, plus il peut déplacer un objet sur une grande distance et plus il expulse d’énergie au fil du temps. Par exemple, pensez à un vélo par rapport à une moto. On consomme plus d’énergie dans le même laps de temps et on dispose donc de plus de puissance.

Définition du pouvoir en physique

La définition physique de la puissance est la quantité de travail effectué ou d’énergie libérée par unité de temps. Par exemple, une ampoule d’une puissance plus élevée, comme 100 W, aura une lumière plus brillante qu’une ampoule de seulement 40 W. Cela démontre combien d’énergie l’ampoule de puissance plus élevée libère par rapport à celle de puissance inférieure.

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Unités de puissance en physique

L’unité de puissance est mesurée en watts (W), ce qui équivaut à la quantité de joules d’énergie libérée par seconde (J/s). Cette unité de puissance a été nommée en l’honneur d’un ingénieur nommé James Watt. Watt a réalisé plusieurs expériences au cours desquelles il a mesuré la distance parcourue par un objet sur une période de temps spécifique. Il a utilisé un seau d’eau de masse connue et a mesuré le temps qu’il faudrait pour tirer un seul cheval sur une distance spécifiée. Cela a jeté les bases de ce que nous appelons aujourd’hui la puissance. Une valeur de 1 cheval-vapeur équivaut à peu près à 750 W de puissance, soit 750 J/s.


La formule de puissance en physique est définie comme

{eq}\large P = \frac{W}{\Delta t} {/eq}.

Comme mentionné précédemment, la quantité de travail effectuée au fil du temps définit le pouvoir. Dans ce cas, les 750 J/s peuvent être décomposés davantage pour mesurer la force par distance dans le temps. Cette quantité de travail au fil du temps peut être mesurée en Newtons multipliés par mètres sur secondes (N*m/s).

Pour mieux comprendre comment calculer la puissance à l’aide de la formule de puissance en physique, considérons deux exemples concrets de l’impact de la puissance dans la vie quotidienne. Le premier exemple concerne un moteur de voiture. L’efficacité du moteur d’une voiture se mesure en chevaux. Par exemple, le moteur d’un véhicule standard à 4 portes développe environ 200 ch.

À 200 ch, combien de Watts d’énergie sont libérés?

200 ch 750 W1ch= 1,5105W

Ensuite, la quantité de travail au fil du temps peut être calculée.

P=kgms2 ou Fds.


Le couple, ou force de rotation, décrit la force nécessaire pour se déplacer autour d’un point fixe sur une distance spécifique, par exemple lorsqu’une clé est utilisée pour serrer un boulon, ou la force avec laquelle les engrenages du moteur tournent pour faire avancer le véhicule.. Essentiellement, quelle quantité de travail est effectuée lorsqu’un objet tourne ? Si nous voulions savoir quelle force une personne a utilisée pour serrer un boulon, il faut connaître la distance entre la personne qui tient la clé et le point central: elle est décrite comme r ou rayon. Nous aurions également besoin de connaître la force appliquée par la personne et l’angle selon lequel la clé se déplace.

P=Fds=FrSins ou P=s

Une autre façon de calculer la puissance est dans le contexte de la vitesse angulaire. La vitesse angulaire (w) décrit la vitesse de rotation d’un objet. Par exemple, si un moteur a une vitesse angulaire de 250 rotations par seconde (rps) avec un couple de 250 N*m, la quantité d’énergie consommée peut être calculée :

=radians ou rotations/s

radians/s=FrSin/s=radians* travail/s2

P= 250rps 250Nm

tel que

P= 62 500 Nm/s = 62,5 kW.


En développant davantage ce qui définit la puissance, notons qu’il existe deux distinctions générales de puissance, similaires à la vitesse : la puissance instantanée par rapport à la puissance moyenne. La puissance instantanée est connue comme la quantité de puissance délivrée sur un instant donné, tandis que la puissance moyenne est la quantité de puissance sur un certain intervalle de temps. La meilleure façon de considérer cela est de considérer la quantité d’énergie libérée à t = 1 seconde pour une puissance instantanée par rapport à la quantité d’énergie libérée sur une période de 1 à 4 secondes.


La définition de la puissance peut en outre être classée comme puissance mécanique ou électrique. La puissance mécanique décrit la quantité de travail qui peut être effectuée, principalement en termes de rendement. Pensez au carburant dans un véhicule : il fournit de l’énergie au moteur pour qu’il fonctionne, donc la puissance mécanique mesurerait la vitesse à laquelle l’énergie mécanique est produite. Plus la puissance mécanique est élevée, plus la quantité de travail fournie sur une période de temps courte est élevée.

La puissance électrique se concentre sur la quantité d’énergie, en joules, qui se déplace dans un circuit par seconde. Dans un circuit fermé avec une batterie et une ampoule, l’énergie stockée dans une batterie est libérée et circule dans le circuit jusqu’à l’ampoule, exprimée en tension, ou en joules d’énergie par charge coulombienne. La puissance peut être mesurée comme la quantité de tension. évoluer dans le temps. La quantité d’énergie électrique qui se déplace au fil du temps est décrite comme un courant, exprimé en charge coulombienne par seconde. Lorsque le courant (I) et la tension (V) d’un circuit sont connus, ces deux valeurs peuvent être multipliées ensemble pour obtenir le taux de transfert d’énergie., ou puissance en watts.

P=IV

I = C/s ou A (ampères)

V = J/C

Une compréhension applicable de l’énergie électrique est la notion de puissance nominale. La puissance nominale décrit la quantité maximale d’énergie électrique qui peut se déplacer à travers un objet électrique. Lorsque vous voyagez dans un autre pays par exemple, il arrive parfois que les appareils de votre domicile ne fonctionnent pas correctement s’ils sont branchés sur une prise murale, nécessitant ainsi un adaptateur. Si un objet a une puissance nominale inférieure à celle de la prise à laquelle il est branché, il existe un risque probable de court-circuit ou de « friture » du système. Les téléphones portables ont également une puissance nominale qui est prise en charge par un chargeur spécialement conçu. Si un chargeur ou un cordon d’alimentation différent de celui d’origine est utilisé, il y a un risque d’endommager le téléphone et de brûler les circuits !

Calcul de la puissance mécanique et électrique

Application des calculs physiques de formules de puissance mécanique et électrique.

Un moteur de voiture tourne à 1 200 tr/min avec un couple de 120 Nm. Quelle est la puissance mécanique délivrée?

Une batterie est reliée à un circuit avec une ampoule. La batterie fournit du 12 V avec un courant de 8 Ampères. Quelle est la puissance électrique du circuit?

Un tournevis électrique fait tourner une vis avec une vitesse angulaire de 7 tr/min


  • La définition de la puissance en physique est la quantité de travail effectuée au fil du temps ; le travail mesure la quantité de force déplacée sur une certaine distance.
  • Les unités de puissance incluent la puissance (Hp), les watts (W) ou les joules par seconde (J/s).
  • La puissance mécanique est le résultat du travail effectué par un système au fil du temps, comme un moteur ; La puissance électrique est la quantité d’énergie déplacée dans un circuit au fil du temps.
  • Le couple et la vitesse angulaire peuvent être utilisés pour calculer la puissance mécanique.
  • La tension (V) et le courant (I) peuvent être utilisés pour calculer la puissance électrique.



Transcription vidéo

Qu’est-ce que le pouvoir?

Avant les voitures, les gens se déplaçaient dans des véhicules tirés par des chevaux. Mais pourquoi les chevaux tirent-ils les charrettes plutôt que les chiens? Un chien ne serait pas aussi efficace qu’un cheval, mais pire encore pourrait être quelque chose comme un chat. Il semble peu probable que vous iriez très loin dans un véhicule tiré par un chat si vous aviez la chance de pouvoir vous déplacer !

Nous savons que le véhicule hippomobile est la meilleure option car un cheval est beaucoup plus puissant qu’un chien, qui est bien sûr beaucoup plus puissant qu’un chat. Mais qu’entendons-nous par « pouvoir »? Eh bien, la puissance est la quantité de travail effectué dans le temps nécessaire pour le faire.

Dans une autre leçon, nous avons appris que le travail est le déplacement d’un objet dû à la force. Nous calculons le travail en multipliant la quantité de force par la distance à laquelle l’objet est déplacé. Sous forme d’équation, travail = force x distance.

Soulever une barre au-dessus de votre tête et pousser une boîte sur le sol sont deux exemples de travail, car une force est appliquée à l’objet et celui-ci se déplace sur une certaine distance. La quantité de travail effectué dépend de la quantité de force et de la distance parcourue par l’objet. Mais vous savez qu’il est plus difficile de pousser rapidement cette boîte sur le sol que de la pousser lentement. C’est parce que la puissance est différente – le temps pendant lequel ce travail est effectué.

Notre cheval est donc plus puissant car, dans le même laps de temps, il peut faire plus de travail que le chien ou le chat. Il faudrait également au chien ou au chat beaucoup plus de temps pour effectuer la même quantité de travail – tirer le véhicule – qu’à un cheval plus gros et plus puissant.

Vous pouvez voir à quel point la puissance dépend à la fois de la quantité de travail effectué et du temps nécessaire pour effectuer ce travail. La puissance peut doubler pour le même travail effectué mais deux fois plus vite, ou cela peut être le double du travail effectué dans le même laps de temps.

Puissance de calcul

Puisque la puissance est la quantité de travail effectué sur le temps nécessaire pour l’accomplir, nous pouvons facilement mettre ce concept dans une équation réalisable: puissance = travail effectué / intervalle de temps. Pour l’alimentation, nous utilisons l’unité de watt (W), qui doit son nom à l’ingénieur écossais James Watt. Vous avez entendu parler de « puissance ? » Eh bien, vous pouvez remercier Watt pour ça ! Il a déterminé qu’un cheval pouvait tirer avec une force d’environ 180 livres et a inventé cette quantité de travail effectué « 1 cheval-vapeur ».

Un watt est également un joule/seconde (J/s) puisque nous divisons le travail effectué (qui est en joule) par le temps. Par conséquent, 1 watt de puissance est utilisé lorsque 1 J de travail est effectué en 1 s. Comme il s’agit d’une mesure assez petite, vous êtes probablement plus familier avec un kilowatt (kW), qui équivaut à 1 000 W, ou un mégawatt (MW), qui équivaut à 1 000 000 W.

Examinons quelques exemples de la façon dont nous calculons la puissance. Supposons que vous déplaciez un objet de 10 N sur 5 m en 1 s et que vous souhaitiez savoir quelle quantité d’énergie est nécessaire pour cette activité. N’ai pas peur! Vous pouvez facilement calculer cela en utilisant à la fois notre travail et nos équations de puissance.

Nous savons que travail = force x distance et que puissance = travail effectué / intervalle de temps. Alors pour commencer, voyons combien de travail a été effectué. Dans ce cas, la force est de 10 N et la distance est de 5 m. Notre travail effectué est donc de 10 N x 5 m, soit 50 joules (car 1 J équivaut à 1 N*m). Grâce à ces informations, nous pouvons désormais déterminer la puissance. Ici, la puissance est de 50 J/1 s, donc 50 W.

Et si tu fais quelques pompes? Vous faites certainement du travail parce que vous déplacez une partie de votre corps avec une force. Disons que vous faites 20 pompes en 10 secondes, mais que votre ami fait les mêmes 20 pompes en deux fois moins de temps (5 secondes). Dans ce scénario, qui est le plus puissant? Malheureusement, votre ami l’est ! C’est parce qu’elle faisait la même quantité de travail en deux fois moins de temps, elle était donc deux fois plus puissante.

Cependant, si vous faites tous les deux vos pompes en 10 secondes, mais que vous en faites 40 au lieu de 20 (donc deux fois plus de pompes que votre ami), vous seriez désormais le plus puissant car vous avez fait deux fois plus de travail sur le même intervalle de temps..

Pouvez-vous voir comment la puissance dépend de la quantité de travail effectué, du temps nécessaire pour effectuer le travail, ou des deux ? Faire deux fois plus de travail dans le même temps signifie deux fois plus de puissance. Cependant, effectuer la même quantité de travail deux fois plus vite nécessite également deux fois plus de puissance !

Résumé de la leçon

La puissance est la quantité de travail effectué dans le temps nécessaire pour l’accomplir. Cela dépend donc de la quantité de travail, de l’intervalle de temps, ou des deux.

Faire deux fois plus de travail dans le même laps de temps signifie deux fois plus de puissance. Mais effectuer la même quantité de travail en deux fois moins de temps nécessite également deux fois plus de puissance.

Nous pouvons facilement calculer la quantité d’énergie si nous connaissons la quantité de travail et le temps nécessaire pour l’accomplir. Nous écrivons cette équation sous la forme: puissance = travail effectué / intervalle de temps. Sachant que travail = force x distance signifie que l’on peut également calculer la quantité de puissance si l’on nous donne la force (en Newtons) et la distance de déplacement (en mètres). L’unité standard de puissance est le watt, qui équivaut à 1 J/s, soit un joule de travail en une seconde.

Résultats d’apprentissage

Suite à cette leçon, vous serez capable de :

  • Définir le pouvoir et décrire la relation entre le travail, le temps et le pouvoir
  • Identifier la formule pour trouver le pouvoir
  • Rappel de l’unité utilisée pour mesurer la puissance


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