Puissance : Différence entre versions

Version du 27 janvier 2023 à 09:21

La puissance est une vitesse

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Puissance_(physique)

... Ainsi, par exemple, le même travail est effectué lorsqu'une charge pesante est transportée en haut d'un escalier, que le porteur le fasse en marchant ou en courant ; mais la puissance nécessaire dans ce second cas est beaucoup plus grande, car le délai d'accomplissement de ce travail est plus faible.

Pour un même travail effectué par 2 machines, la machine la plus puissante effectue ce travail dans le temps le plus court.
La puissance d'une machine est une indication de la vitesse de cette machine pour effectuer un travail donné.
La notion de puissance inclut donc un aspect lié au temps.

Considérons une voiture dont la vitesse moyenne est de 100 km/h. En roulant 1 heure, cette voiture parcourt 100 km.
Distance parcourue = vitesse moyenne x temps d'utilisation = 100 km/heure x 1 heure = 100 km.

Considérons une machine dont la puissance est de 1000 watts. En utilisant efficacement cette machine pendant 1 heure, on aura consommé (et également réalisé) 1000 watts-heure de travail.
Travail réalisé = puissance x temps d'utilisation = 1000 watts x 1 heure = 1000 watts-heure

On ne confond en général pas une distance avec une vitesse. De même, on ne devrait pas confondre un travail avec une puissance.
Travail et distance sont les résultats (outputs), puissance et vitesse sont les moyens concrets pour obtenir ces résultats.

Une machine capable d'abattre une quantité N de travail / seconde, a forcément elle-même besoin de disposer de l'énergie nécessaire en entrée (sous forme mécanique, ou chaleur, ou électrique) pour convertir cette énergie dans le travail demandé (c'est juste une formulation de la loi de conservation de l'énergie) :

• la rotation d'un axe peut ainsi être convertie en un mouvement de scie
• un mouvement de scie peut être converti en la rotation d'un axe
• un courant électrique peut être converti d'autant de manières qu'il existe de machines prévues à cet effet

Quand on parle d'une machine d'une puissance P, on ne dit évidemment pas qu'il s'agit d'une machine capable de produire une manifestation (mécanique ou autre) de cette puissance à partir de rien. Cela signifie simplement (en général), que si on fournit à cette machine la puissance requise (sous forme électrique), elle est capable de convertir cette puissance électrique dans le format pour lequel elle est conçue. Une perceuse de 750W est ainsi capable de fournir un mouvement rotatif à une mèche, en contrepartie de 750W électrique en bonne et due forme en entrée.

Un cheval assez puissant pour mettre en mouvement une péniche de 20 tonnes en 1 minute ne réalise pas non plus cela à partir de rien. C'est seulement s'il dispose des réserves (en calories) disponibles qu'il pourra produire l'effort nécessaire.
Un cheval assez puissant pour mettre en mouvement une péniche de 20 tonnes en 30 secondes va consommer 2 fois plus d'énergie instantanément pendant ces 30 secondes. Au final, la consommation d'énergie entrante sera la même, mais la consommation d'énergie pendant la durée de l'effort sera double.
Si on compare 2 perceuses électriques, une de 1000 watts et une de 500 watts, la perceuse de 1000 watts travaille 2 fois plus vite, mais pour cela il faut aussi lui délivrer 1000 watts de puissance électrique en entrée.

Unité

L'unité de puissance est le watt, qui correspond à un joule par seconde. Et le joule est l'unité qui quantifie le travail (ou ses équivalents : eg énergie électrique, chaleur).
La puissance, déployée, (dans sa définition) est donc une quantité de travail par seconde. Puissance = travail / temps.
La puissance d'une machine est la quantité de travail qu'elle peut abattre/réaliser en une seconde, ou la quantité de chaleur qu'elle peut produire en une seconde.

Un des intérêts d'exprimer la puissance des machines en watts est évidemment la possibilité de les comparer plus facilement. a priori, ceteris paribus, une machine de puissance 800W est plus puissante qu'une machine de puissance 500W. Ce n'est cependant pas une garantie absolue, car ce n'est pas parce qu'une machine consomme N watts en entrée qu'elle les convertit/restitue optimalement sous la forme souhaitée (mécanique, chaleur, lumière). On pense eg aux lampes à gaz, à filaments et à leds, qui, pour un même éclairage, ont des consommations très différentes en entrée. Néanmoins, la mention des watts consommés donne quand même souvent une bonne indication des performances qu'on peut espérer.

Liens

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Watt
• https://www.wekiwi.fr/post/volt-ampere-watt
• https://www.pile.fr/parlons/capacite-puissance