home
sabelotodo
logo
entrar
comentario
colaborar

Potencia

Contenido del artículo
Definición
Potencia en el cuerpo humano



Definición

Una cantidad muy relacionada con el trabajo es la potencia. Y se puede definir como el ritmo al cual se realiza trabajo.

Cuando la fuerza que ejecuta el trabajo, F, es constante, la potencia se puede expresar matemáticamente como:

P = Δw/Δt    (ecuación 1)

Donde Δw es el trabajo realizado sobre un cuerpo en el tiempo Δt. Del artículo sobre trabajo obtenemos su expresión:

W = FΔx      (ecuación 2)

Como la fuerza es constante, al sustituir la potencia en la ecuación 1 por su valor según la ecuación 2 nos queda:

P = F Δx /Δt

Como
Δx /Δt  representa el cambio de posición del cuerpo al que se le realiza el trabajo con respecto al tiempo, es igual a la velocidad, v, entonces finalmente:

P = Fv 

La unidad de la potencia es J/s (joule/segundo) y ha adquirido nombre propio, Vatio, representado como W, (watt en inglés y muy común su uso en otros idiomas). Un vatio es la potencia generada cuando una fuerza de 1N desplaza un cuerpo a 1m/s. Otra unidad de potencia de uso común (aunque no del Sistema Internacional) es el caballo de fuerza, (horsepower en inglés) que se acorta como hp.

1hp = 746 w

Potencia en el cuerpo humano


Según el teorema trabajo-energía el trabajo es, en síntesis, una forma de energía y su unidad al igual que para cualquier otro tipo de energía es el joule. No es errado decir entonces que la potencia es el ritmo con el que se genera o gasta energía.

La unidad con la que se mide el gasto o consumo de energía en el cuerpo humano es la caloría (o bien su unidad derivada la kilocaloría, kcal). La equivalencia de la kcal es: 1kcal = 4186 J. Y normalmente la potencia humana se mide en kcal/min:

1kcal/min = 69.8 W = 0.0935 hp

Para tener una idea de la magnitud de estas unidades en términos de lo que el ser humano puede ejercer, considere algunas cuestiones del rendimiento atlético del cuerpo humano.

Hay buena información que indica que la potencia de salida del cuerpo humano cae rápidamente después de alrededor de 1 minuto, para mantenerse entonces a un nivel mas o menos estático. El mecanismo utilizado para convertir la energía química en trabajo se hace de dos modos:

1.- La hidrólisis del glucógeno, es decir la división del carbohidrato en glucosa, con la producción de ácido láctico.

2.- La oxidación de la glucosa y la grasa.

La primera forma permite la entrega de grandes cantidades de energía durante el arranque y los primeros metros de una carrera, pero luego se cae cuando se ha consumido el glucógeno presente en los músculos, lo que sucede generalmente al minuto de actividad. Después de ello, la generación de energía depende de la tasa de oxidación, y esta, a su vez depende del oxígeno que entra en los pulmones. Las condiciones atléticas del individuo influyen en esta tasa pero un buen promedio es el de 0.5 hp. Ambas fuentes de energía son químicas y el ritmo de cambio de unas fuentes de energía en otras se llaman metabolismo. El metabolismo varía según el nivel del ejercicio que se haga pero se considera 2500 kcl/ día como un buen promedio (0.16 hp). Una parte importante, alrededor del 75% de la energía del metabolismo, se pierde en calor y otras funciones del cuerpo, así es que la conversión en trabajo está en el orden del 25%, unos 0.04 hp. Sin embargo, por ejemplo, un ciclista de alto rendimiento puede incluso generar 0.5 hp durante una hora.

Como consecuencia de este mecanismo doble, por el cual el cuerpo obtiene energía internamente, explica por qué los promedios de velocidad en las carreras son mucho mas altos en carreras cortas que en largas, y que la velocidad promedio en las largas carreras se mantenga mas o menos estable por largo tiempo.

Observe en la tabla 1 los valores mostrados, que han sido récord en diferentes carreras, note que entre los 100 y los 200 metros no hay diferencia, que hasta los 400 metros esta velocidad se mantiene bastante alta, y que después de los 400 metros comienza a declinar, pero la caída no es muy pronunciada de ahí en adelante hasta los 30,000 metros.
Distancia (m)
Velocidad promedio (m/s)
% de la velocidad promedio máxima
100
10.14
100
200
10.14
100
400
9.24
91
800
7.86
76
1,500
7.16
70
3,000
6.67
66
10,000
6.14
61
20,000
5.82
57
30,000
5.60
55
Tabla 1

Más detalles sobre la potencia de los músculos en el artículo: Efecto del ejercicio en los músculos.



Otros temas de física en el orden lógico de lectura aquí.
Otros temas de física en orden alfabético aquí.
Para ir al índice general del portal aquí.