TRABAJO POTENCIA Y ENERGIA

FÍSICA I

TRABAJO: Se define como el producto de la fuerza por el desplazamiento, considerando que el cuerpo al cual se le aplica la fuerza adquiere movimiento en la misma dirección de la fuerza.

Si la fuerza no actúa en dirección del movimiento el trabajo será el producto de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento por la distancia que el cuerpo se mueve.

El trabajo que se representa se refiere al que realiza la fuerza externa F; las demás fuerzas (Normal, peso, rozamiento…) realizan otros trabajos y el trabajo neto realizado es la suma de todos los trabajos realizados sobre el cuerpo.

Unidades.S.I W=[F].[x]=N.m= j (julio)C.G.S W=[F].[x]=d.m= e (ergios)

POTENCIASe define como la rapidez con que se realiza un trabajo.operacionalmente la potencia es la razón entre el trabajo realizado y el tiempo empleado.

Unidades[P] = [W]/[t] = j/s = Watt (vatio)

ENERGÍA CINÉTICALa energía cinética de un cuerpo es la capacidad que tiene para realizar un trabajo en virtud de su movimiento, antes de detenerse.Un cuerpo de masa m que se mueve con velocidad v posee una energía cinética igual:

La ecuación anterior se obtiene de conocido como teorema del trabajo y la energía

De manera que el trabajo también puede ser definido en función dela energía. El trabajo necesario para mover una partícula con vi hasta vf , es igual al cambio de energía. Siendo las energias iniciales y finales:

Unidades S.I C.G.S

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONALTodo cuerpo que se encuentra a una altura h respecto a un nivel dado, posee una energía potencial gravitacional igual a: DemostraciónSe desea mover una partícula de un punto A al punto B

sustituyendo obtenemos:

Unidades S.I C.G.S

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

En un sistema masa resorte la energía potencial elástica es el trabajo realizado sobre el sistema que aumenta la energía en una cantidad igual a:

EJERCICIOSa. Una fuerza de12 N se ejerce sobre un cuerpo de 8 Kg, formando un ángulo de 30° con la horizontal, si el cuerpo se desplaza 15 metros horizontalmente, calcular el trabajo realizado por la fuerzasolución

b. desea levantar Un cuerpo de 80 Kg hasta una altura de 10 metros por medio de un plano inclinado, que forma un ángulo de 30° con la horizontal. Si la fuerza se ejerce a través de la cuerda es de 600 N y el coeficiente de rozamiento cinético entre las superficies es de 0,2; calcular: a) el trabajo realizado por cada una de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. b) El trabajo neto realizado.

W=155.88 j

Solución: Representación gráfica

1) Calculando la distancia “x” que recorre el cuerpo en el plano.

2) Se calculan cada una de las fuerzas que actúan.

3) Se calcula el trabajo que realiza cada una de las fuerzas

4) El trabajo neto realizado es:

Si un hombre levanta un cuerpo de 50 Kg, hasta una altura de 12 metros ¿Qué potencia desarrolla si el trabajo lo realiza en un tiempo de medio minuto?

Conservación de la energíaLas fuerzas pueden ser conservativas o disipativas. Las conservativas se calculan dependiendo de la trayectoria tales como el peso; las no conservativas o disipativas no se pueden calcular de acuerdo a la posición del cuerpo o su trayectoria, tales como el rozamiento.

Si las fuerzas son conservativas, el sistema es conservativo y el trabajo para transportar una partícula es nulo.Cuando actúan fuerzas conservativas la energía mecánica inicial es igual a la energía mecánica final total. Durante el proceso la energía únicamente se transforma.

Si actúa alguna fuerza disipativa como el rozamiento entonces la energía mecánica inicial es igual a la final la energía disipada por el rozamiento.

BIBLIOGRAFÍATextos• Tippens, P. E. (1993). Física 1: Conceptos y plicaciones

Tippens. México: McGrawHill Interamericana.

• VALERO, M. (1996). Física Fundamental 1. Bogotá: Norma.

• VILLEGAS, M. y. (1987). Física Investiguemos 10. Bogotá: Voluntad.

Enlaces

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/introduccion.htm