¿Qué tienen en común todas estas imágenes?

¿Qué imagen no tiene nada en común con el resto?

T8: Trabajo, potencia y energía

T8: Trabajo, potencia y energía

Hoy aprenderemos:

• Los conceptos de trabajo y energía en física

• La fórmula de trabajo

• A aplicar la fórmula de trabajo para resolver problemas

¿Qué es el trabajo?

¿Qué ocurre cuando se lanza

un cohete al espacio?

Cuando se encienden los motores del

cohete, energía química en el combustible

se transfiere a energía cinética en el

cohete.

Cuando se transfiere energía, se hace

trabajo.

En física, realizar un trabajo consiste en

ejercer una fuerza sobre un cuerpo y

desplazarlo.

Trabajo y energía

Igualmente, si una persona transfiere

250 J de energía cuando levanta una

caja del suelo, entonces se hacen 250

J de trabajo.

Esto significa que la unidad de trabajo es la misma que la

unidad de energía en el SI – julios.

trabajo hecho = energía transferida

¿Cuál es la conexión entre trabajo y energía?

Por ejemplo, si una persona hace 500 J de trabajo empujando

un coche, entonces transfiere 500 J de energía.

La fricción se opone al movimiento. Esto significa que cuando se realiza un

trabajo, no toda la energía se transfiere a energía cinética en el objeto o cuerpo.

Alguna energía se pierde como calor o sonido.

Si empujas una caja de madera rugose

de 1m de ancho sobre un suelo de

goma, la mayoría de la energía se

transfiere en calor, por lo que se

necesitará una fuerza grande para

moverla.

Por ejemplo, si empujas una caja de cristal de 1m de ancha sobre un suelo de

madera pulido, la mayoría de la energía se transfiere en energía cinética, por lo

que se necesita una fuerza pequeña para moverla.

¿En qué ejemplo se realiza mayor trabajo?

Trabajo, energía y fricción

Factores que afectan al trabajo realizado

Se realiza trabajo cuando una fuerza provoca que un

cuerpo se mueva a lo largo de una distancia.

W = F × d

d es la distancia, medida en metros (m)

F es la fuerza, medida en newtons (N)

W es el trabajo, medido en julios (J)

El trabajo realizado depende de la magnitud de la fuerza y de

la distancia. Se calcula con la siguiente ecuación:

Trabajo: cálculo

Factores que afectan al trabajo realizado

Trabajo: cálculo

Un ciclista pedalea su

bicicleta con una fuerza

de 1,000N y la mueve

250m.

= 1,000 ×250

= 250,000J = 250kJ

= F× dW

¿Cuánto trabajo ha

realizado el ciclista?

Trabajo: cálculo

El motor de un coche lo

mueve con una fuerza de

10kN y realiza un trabajo

de 500kJ.

¿Qué distancia ha

recorrido el coche?

= 500,000

W = F × d

= 50m

d =W

F

10,000

Problemas de trabajo1. Calcula el trabajo realizado por una fuerza de 20 N aplicada a un objeto durante un

trayecto de 5 m.

2. Durante qué distancia estuvo siendo aplicada una fuerza de 100 N sobre un objeto si el trabajo realizado fue de 2000 J?

3. Se hizo un trabajo de 10 000 J sobre un objeto a lo largo de 60 m de recorrido. ¿Qué fuerza se le aplicó?

4. ¿Cuánto trabajo se realiza si una fuerza de 12 N mueve un objeto a una distancia de 5 m?

5. Si usas una fuerza de 40 N para levantar una bolsa y realizas 20 J de trabajo, ¿a qué distancia la levantas?

6. Expresa las siguientes cantidades de energía en julios:a) 10 kJ b) 0.35 kJ c) 0.2 kJ d) 876 kJ

7. Un niño tira de un trineo por una colina cubierta de nieve. En el proceso, el niño hace 405 J de trabajo. Si camina una distancia de 15 m cuesta arriba, ¿qué fuerza ejerce sobre el trineo?

8. Un automóvil se ha quedado sin gasolina. Afortunadamente, hay una gasolinera cerca. Debe ejercer una fuerza de 715 N en el automóvil para moverlo. Para cuando llegue a la gasolinera, ha realizado 2,72 x 104 J de trabajo en el coche. ¿Qué distancia se ha empujado el coche hasta la gasolinera?

1. Calcula el trabajo realizado por una fuerza de 20 N aplicada a un objeto durante un trayecto de 5 m.

W (J) = F (N) x d (m)

W = 20 x 5 = 100 J

2. Durante qué distancia estuvo siendo aplicada una fuerza de 100 N sobre un objeto si el trabajo realizado fue de 2000 J?

W (J) = F (N) x d (m)

2000 = 100 x d

d = 2000/100 = 20 m

3. Se hizo un trabajo de 10 000 J sobre un objeto a lo largo de 60 m de recorrido. ¿Qué fuerza se le aplicó?

W (J) = F (N) x d (m)

10 000 = F x 60

F = 10000/60 = 166,67 N

4. ¿Cuánto trabajo se realiza si una fuerza de 12 N mueve un objeto a una distancia de 5 m?

W (J) = F (N) x d (m)

W = 12 x 5

W = 60 J

5. Si usas una fuerza de 40 N para levantar una bolsa y realizas 20 J de trabajo, ¿a qué distancia la levantas?

W (J) = F (N) x d (m)

20 = 40 x d

d = 20/40 = 0,5 m

6. Expresa las siguientes cantidades de energía en julios:a) 10 kJ b) 0.35 kJ c) 0.2 kJ d) 876 kJ

a) 10 KJ x 1000J/1 KJ = 10 000 J

b) 0,35 KJ x 1000J/1 KJ = 350 J

c) 0,2 KJ x 1000J/1 KJ = 200 J

d) 876 KJ x 1000J/1 KJ = 876 000 J

7. Un niño tira de un trineo por una colina cubierta de nieve. En el proceso, el niño hace 405 J de trabajo. Si camina una distancia de 15 m cuesta arriba, ¿qué fuerza ejerce sobre el trineo?

W (J) = F (N) x d (m)

405 = F x 15

F = 405/15 = 27 N

8. Un automóvil se ha quedado sin gasolina. Afortunadamente, hay una gasolinera cerca. Debe ejercer una fuerza de 715 N en el automóvil para moverlo. Para cuando llegue a la gasolinera, ha realizado 2,72 x 104 J de trabajo en el coche. ¿Qué distancia se ha empujado el coche hasta la gasolinera?

W (J) = F (N) x d (m)

2,72 x 104 = 715 x d

d = 2,72 x 104 /715 = 38 m

2720/715 x 10

27200/715

¿Qué tienen en común todas estas imágenes?

Hoy aprenderemos:

• El concepto de potencia

• La fórmula de potencia

• A aplicar la fórmula de potencia para resolver problemas

Trabajo y energía

Trabajo: producto de la fuerza aplicada por la distancia

• Se mide en Julios (J)

Energía: capacidad de generar movimiento o lograr la transformación de algo, en definitiva, es la capacidad de producir un trabajo.

• Se mide en Julios (J)

Estos dos aviones tienen una pasa

parecida, pero el jet tiene motores

más potentes.

Potencia: velocidad a la que se realiza un trabajo. Un motor más potente

realiza más trabajo (transfiere más energía) más rápidamente que un

motor menos potente.

Esto significa que la energía química

del combustible se transfiere en

energía cinética más rápidamente,

por lo que llegará a acelerar más y a

una velocidad máxima mayor.

Potencia

Potencia

La potencia sobre un objeto se puede calcular con la siguiente

ecuación:

T: tiempo; medido en segundos (s).

P: potencia; medida en vatios (W).

W: trabajo, E: energía; medidos en Julios (J).

E

tP = =

W

t

El motor de un

cortacésped realiza

un trabajo de 10kJ en

10 segundos.

¿Cuál es la potencia

del motor?

= 1,000W = 1kW

potencia =W

t

= 10,000 / 10

Potencia

Un coche transfiere 12

x 106 J de energía en 2

minutos.

¿Cuál es la potencia

del coche?

= 100,000W = 100kW

= 12,000,000 / 120

P =W

t=

E

t

Potencia

1. ¿Qué trabajo se está aplicando si la potencia es de 1500 W durante 30 s?

2. ¿Qué potencia desarrolla una máquina que realiza un trabajo de 500 J en 10 s? ¿Y otra que realiza un trabajo de 300 J en 5 s? ¿Qué conclusiones obtienes?

3. ¿Qué trabajo se realiza al elevar un cuerpo de 3 kg de masa a una altura de 20 m? ¿Cuántos minutos se tarda en hacerlo para desarrollar una potencia de 10 vatios?

Has investigado sobre varios tipos de energía.

¿Podrías pensar en una definición de energía?

Energía

Hoy aprenderemos• A definir energía• A nombrar los tipos de energía• A identificar los tipos de energía

Energía

• Es una propiedad de los cuerpos• Gracias a ella los cuerpos se mueven o sufren cambios• Los objetos tienen energía si se pueden utilizar para realizar un

trabajo

Energía es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo.

Energía

Tipos de energía principales:1. Eléctrica2. Mecánica

a) Cinéticab) Mecánica

3. Térmica

Según el origen:1. Solar2. Hidroeléctrica3. Eólica4. Geotérmica5. Química6. Nuclear

Energía

Energía eléctrica:

• causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores.

• 3 efectos principales: luminoso, térmico y magnético.

Energía

Energía mecánica:

• se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico

• Energía cinética: cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo

• Energía potencial: tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto.

Energía

Energía térmica:

• Se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia.

• Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura.

Energía

Energía solar:

• a la Tierra en forma de radiación electromagnética (luz, calor y rayos ultravioleta principalmente) procedente del Sol.

Energía

Energía hidroeléctrica:

• producida por el agua retenida en embalses o pantanos a gran altura; posee energía potencial gravitatoria que se transforma en energía eléctrica.

Energía

Energía eólica:

• es la que tiene el viento, y que se suele convertir en eléctrica mediante los generadores eólicos

Energía

Energía geotérmica:

• fuente de energía renovable que aprovecha el calor que existe en el subsuelo de nuestro planeta

Energía

Energía química:

• es la que se produce en las reacciones químicas. • tienen energía química:

• Una pila o una batería• El carbón (se manifiesta al quemarlo).

Energía

Energía nuclear:

• energía que se obtiene al manipular la estructura interna de los átomos.

Se tienen dos garrafas de agua de forma irregular vacías: una de 5 galones y otra de 3 galones.

Se tiene además una fuente para llenarlas y una báscula conectada a un detonador.

El detonador activa una bomba si la báscula no detecta exactamente 4 galones de agua.

¿Cómo se pueden poner exactamente 4 galones de agua para desactivar la bomba?

Nota: no se pueden hacer cosas como “llenar la tercera parte de una jarra"

https://goo.gl/Nga5PB https://goo.gl/x33cUL

Hoy aprenderemos• Las ecuaciones de energía mecánica, potencial y cinética• A aplicar las ecuaciones en problemas de la vida cotidiana

Energía mecánica

Energía mecánica

Energía mecánica:

• se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo

• es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico

Em = Ep + Ec

Em, Energía mecánica; en julios (J)

Ep, Energía potencial; en julios (J)

Ec, Energía cinética; en julios (J)

Energía mecánica

Energía potencial:

• energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto

Ep = m ∙ g ∙ h

m, masa; en kilogramos (kg)

g, aceleración de la gravedad; 10 m/s2

h, altura; en metros

Ep, energía potencial; en julios (J)

Energía mecánica

Energía cinética:

• poseída por un cuerpo en movimiento: al chocar contra otro puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo.

Ec = ½ ∙ m ∙ v2

m, masa; en kilogramos (kg)

v, velocidad; en metros por segundo (m/s)

Ec: energía cinética; en julios (J)

Energía mecánica

Em = Ep + Ec

Ep = m ∙ g ∙ h Ec = ½ ∙ m ∙ v2

Em = m ∙ g ∙ h + ½ ∙ m ∙ v2

Energía mecánica

Calcula la energía potencial de un bolígrafo de 20 g situado sobre una estantería de 1.80 m de altura

Em = Ep × Ec Ep = m ∙ g ∙ h Ec = ½ ∙ m ∙ v2

Ep = m ∙ g ∙ h m = 20 g = 20 g x 1 kg/1000 g = 0,02 kg

Ep = 0,02 x 10 x 1,80 = 0,2 x 1,80 = 0,36 J

Si el bolígrafo anterior cae al suelo, ¿cuál será su velocidad?

Ec = 1/2 ∙ m ∙ v2 Ec = 0,36 J

0,36 = ½ x 0,02 x v2 0,36 = 0,01 x v2

v2 = 0,36 ÷ 0,01 = 36 v = 6 m/s

Energía mecánica

Un globo de 2 g tiene una energía de 40 J, ¿a qué altura está?

¿Qué energía cinética posee un coche de 600 kg de masa circulando a una velocidad de 90 km/h?

Calcula la energía mecánica de una paloma de 1,5 kg que vuela a 10 m del suelo con una velocidad de 3 m/s.

2000 m

7500 J

172,5 J

Extensión: trabajar los ejercicios en https://goo.gl/vwsJYG (a partir de la página 8)

Elige la respuesta correcta (no hace falta copiar las preguntas)

Hoy aprenderemos• La ley de conservación de la energía• A perfeccionar problemas de energía, potencia y trabajo

Ley de conservación de la energía

La energía no se crea ni se destruye, tan solo se transforma

La cantidad de energía se conserva, pero cada vez que se transforma resulta menos utilizable.

Ley de conservación de la energía

Problemas: 14, 17, 18, 21, 22, 23, 27, 29

Copia y completa:

El trabajo es _________________ proporcional a la fuerza aplicada.

La distancia es ________________ proporcional a la fuerza aplicada.

La potencia es ________________ proporcional al tiempo durante el cual se realiza un trabajo.

El trabajo es ________________ proporcional al tiempo.

Extensión: ¿Cuáles son las relaciones de proporcionalidad entre energía potencial y altura/masa/gravedad, y entre energía cinética y masa/velocidad?

Hoy aprenderemos

• A definir las máquinas simples

• A identificar las máquinas simples

Dispositivos que permiten ahorrar trabajo al realizar ciertas tareas

• Cambian la cantidad de fuerza necesitada para realizar un trabajo

• Cambian la distancia sobre la cual se aplica la fuerza

Máquinas simples

Plano inclinado Polea

Cuña

Rueda

Palanca

Máquinas simples

Plano inclinado

• Superficie inclinada un cierto ángulo

• Usada para subir pesos salvando un desnivel

• Ejemplo: rampas de acceso a los edificios

Máquinas simples

Cuña

• Utensilio formado por dos superficies planas en ángulo, de modo que un extremo puede insertarse en una abertura

• Multiplica la fuerza que se ejerce sobre ella

• Ejemplo: el cincel o el hacha.

Máquinas simples

Rueda

• cilindro que puede rotar respecto a su eje• la más importante de todas las máquinas simples• responsable del progreso tecnológico

Máquinas simples

Palanca

• barra rígida apoyada en algún lugar (punto de apoyo o fulcrum)

• cuanto más lejos apliquemos la fuerza del punto de apoyo, menos fuerza hay que ejercer en el otro extremo para conseguir el efecto deseado

• Hay tres tipos de palancas según la posición que ocupen la fuerza, la resistencia y el punto de apoyo

• 1er género

• 2º género

• 3er género

Máquinas simples

Palanca, 1er género

• el punto de apoyo está entre la fuerza y la resistencia, como en el balancín o las tijeras.

Máquinas simples

Palanca, 2º género

• la resistencia está entre el punto de apoyo y la fuerza, como en el cascanueces o la cizalla

Máquinas simples

Palanca, 3er género

• la fuerza está entre el punto de apoyo y la resistencia, como en las pinzas o el brazo al levantar un objeto.

Máquinas simples

Polea simple

• es una rueda acanalada por la que se hace pasar una cuerda

• La polea simple no gira

• la fuerza que hay que ejercer es igual que el peso que se quiere mover

• al cambiar la dirección el trabajo se hace más fácil