En física, la potencia (símbolo: P) es la rapidez con la que se realiza un trabajo o se transfiere energía de un cuerpo o sistema a otro. En el sistema de medida del SI, la potencia se expresa en vatios (símbolo: W).
Para entender la diferencia entre trabajo y potencia, imagine levantar un peso desde el suelo hasta una cierta altura: la cantidad de trabajo necesario depende sólo de la fuerza aplicada y la distancia vertical, y es la misma si el levantamiento se hace despacio o rápido. Sin embargo, si se realiza el levantamiento más rápidamente, se requiere más potencia, porque la misma cantidad de trabajo se realiza en menos tiempo.
Fórmula y definición matemática
Como tasa de cambio del trabajo realizado o de la energía transferida, la potencia media se define como:
P = W / t 
donde
P es la potencia,
W es el trabajo realizado (o la energía transferida) y
t es el tiempo durante el cual se realiza dicho trabajo.
En forma diferencial se define la potencia instantánea como la derivada del trabajo respecto al tiempo:
P(t) = dW/dt
Relación con fuerza y velocidad
En mecánica, la potencia instantánea también puede expresarse mediante la fuerza y la velocidad. Para una fuerza F aplicada sobre un punto que se mueve con velocidad v, la potencia es el producto escalar:
P = F · v
Esto significa que, para fuerzas y velocidades en la misma dirección, P = F·v (magnitud de la fuerza por magnitud de la velocidad). Si la fuerza y la velocidad no están alineadas, se toma la componente de la fuerza en la dirección de la velocidad.
Unidades y dimensiones
El vatio (W) es la unidad del Sistema Internacional para la potencia:
- 1 W = 1 J/s (un julio por segundo).
- Como unidades base: 1 W = 1 kg·m²·s⁻³.
- También son usadas magnitudes prácticas: 1 kW = 1000 W, 1 MW = 10⁶ W.
- Conversión con unidades tradicionales: 1 horsepower (hp) ≈ 746 W (valor aproximado), y el caballo de vapor (CV) ≈ 735,5 W.
Potencia eléctrica
En circuitos eléctricos la potencia transferida o disipada puede expresarse mediante tensión (V), corriente (I) y resistencia (R):
- P = V · I
- Para una resistencia: P = V² / R = I² · R
Ejemplos numéricos y aplicación práctica
Ejemplo sencillo: levantar una masa m = 10 kg a una altura h = 2 m. El trabajo necesario (considerando g = 9,81 m/s²) es W = m g h = 10·9,81·2 = 196,2 J. Si el levantamiento tarda t = 4 s, la potencia media requerida es P = W / t = 196,2 / 4 ≈ 49,05 W.
Valores orientativos de potencia en la vida cotidiana:
- Una persona en actividad moderada: ~100–200 W.
- Una bombilla incandescente doméstica: 40–100 W.
- Un automóvil de potencia media: decenas a cientos de kW.
Eficiencia
En sistemas reales no toda la potencia suministrada se convierte en trabajo útil; parte se pierde (por ejemplo, en forma de calor). La eficiencia η se define como la relación entre la potencia útil de salida y la potencia de entrada:
η = P_salida / P_entrada (adimensional, a menudo expresada en porcentaje).
En resumen, la potencia mide cuán rápido se realiza trabajo o se transfiere energía. Conocer la potencia es esencial para dimensionar motores, generadores, dispositivos eléctricos y para evaluar la demanda energética en aplicaciones prácticas.