TRABAJO Y POTENCIA

Integrantes:

Abigail Bolívar

Juan Caro

Priscila Gómez

Alberto Ledezma

Emanuel Ortega

Fernando Sánchez

Christian Villanueva

Asignatura: Física I

Maestra: Nelly Rodríguez Chico

Grupo: 401P

Lugar: Chihuahua

Fecha: 31-Marzo-2014

TRABAJO

En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra T o W y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía, nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.

Matemáticamente se expresa como:

Donde F es el módulo de la fuerza, d es el desplazamiento y es el ángulo que forman entre sí el vector fuerza y el vector desplazamiento.

Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

Cuando se levanta un objeto pesado contra la fuerza de gravedad se hace trabajo. Cuanto más pesado sea el objeto, o cuanto más alto se levante, mayor será el trabajo realizado.

La energía puede transferirse o cambiar de forma si se ejerce una fuerza sobre un objeto mientras se mueve a cierta distancia. Esta forma de transferencia de energía se denomina “hacer trabajo”.

Si se aplica una fuerza a un cuerpo y éste no sufre desplazamiento alguno (d=0), el trabajo de dicha fuerza es nulo. De modo que si una persona sostiene un objeto muy pesado sin desplazarlo no está realizando trabajo desde el punto de vista de la física.

TRABAJO EN LA TERMODINÁMICA

En el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser también calorífica, eléctrica, magnética o química, por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico.

No obstante, existe una situación particularmente simple e importante en la que el trabajo está asociado a los cambios de volumen que experimenta un sistema (v.g., un fluido contenido en un recinto de forma variable).

RELACIÓN ENTRE LA FUERZA Y EL TRABAJO

Si la fuerza se aplica formando un ángulo entre 0º y 90º, el trabajo mecánico resultante es positivo.

Al aplicar una fuerza que forma un ángulo recto con el desplazamiento, el trabajo mecánico es nulo.

El trabajo mecánico va aumentando a medida que el ángulo disminuye, siendo máximo en

los 0º.

Si la fuerza se ejerce en sentido contrario al desplazamiento (más de 90º), el trabajo es negativo.

UNIDADES DE TRABAJO

Para el Sistema Cegesimal de Unidades (CGS) la unidad de medida de trabajo es el Ergio (erg), que es igual a Dina x cm.

Para el Sistema Internacional de Unidades (SI) la unidad de trabajo es el Joule, igual a N x m.

POTENCIA

En la definición del trabajo no se especifica cuánto tiempo toma realizarlo

La potencia es la razón de cambio a la que se realiza el trabajo. Es igual al cociente del trabajorealizado entre el intervalo de tiempo que toma realizarse.

Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Un motor de automóvil cuya potencia es el doble de la del otro no produce necesariamente el doble de trabajo o el doble de rapidez que el motor menos potente. Decir que tiene el doble de potencia significa que puede realizar la misma cantidad de trabajo en la mitad del tiempo. Se puede considerar la potencia de la siguiente manera: un litro de gasolina puede realizar una cantidad de trabajo dada, pero la potencia que produce puede tener cualquier valor, dependiendo de que tan aprisa se consuma.

Es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. En la vida cotidiana, interesa saber no sólo el trabajo que se pueda efectuar, sino también la rapidez con que se realiza.

Una persona está limitada en el trabajo que pueda efectuar, no sólo por la energía total necesaria, sino también por la rapidez con que transforma esa energía.

POTENCIA ELÉCTRICA

Es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz, movimiento, sonido o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica.

POTENCIA SONORA

La potencia del sonido, considerada como la cantidad de energía que transporta la onda sonora por unidad de tiempo a través de una superficie dada, depende de la intensidad de la onda sonora y de la superficie , viniendo dada, en el caso general, por:

Donde, Ps es la potencia, Is es la intensidad sonora y dS es el elemento de superficie sobre alcanzado por la onda sonora.

Para una fuente aislada, el cálculo de la potencia sonora total emitida requiere que la integral anterior se extienda sobre una superficie cerrada.

El frente de ondas que se propaga alrededor de un punto transporta cierta energía .  Esta energía es captada por el tímpano, y es precisamente la responsable de que podamos oírlo.  Es bastante intuitivo que cuanto más extenso sea este frente (más alejado del punto inicial) la energía estará menos concentrada (el sonido se percibe como más débil).  Por esta razón la energía en sí misma no es muy representativa de lo “fuerte" que puede resultar un sonido.  Es más representativa la energía por unidad de superficie.  Sin embargo, el oído es un órgano extraordinariamente sensible en este aspecto, pudiendo percibir energías infinitesimales.  Se estima que al hablar en tono normal desarrollamos

una potencia de 0.00001 W (10-5 W), y tres veces este valor para un grito.

POTENCIA ACÚSTICA

La potencia acústica es la cantidad de energía por unidad de tiempo (potencia) emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras. Viene determinada por la propia amplitud de la onda, pues cuanto mayor sea la amplitud de la onda, mayor es la cantidad de energía (potencia acústica) que genera.

Es un valor intrínseco de la fuente y no depende del local donde se halle, el valor no varía por estar en un local reverberante o en uno seco.

La medición de la potencia puede hacerse a cierta distancia de la fuente, midiendo la presión que las ondas inducen en el medio de propagación. Se utilizará la unidad de presión; (que en el SI es el pascal, Pa).

La percepción que tiene el hombre de esa potencia acústica es lo que conocemos como volumen, que viene dado por el llamado nivel de potencia acústica que viene dado en decibelios (dB)

NIVEL DE POTENCIA ACÚSTICA

Parámetro que mide la forma en que es percibida la potencia acústica, es decir, el volumen.

Las personas no perciben de forma lineal el cambio (aumento/disminución) de la potencia conforme se acercan/alejan de la fuente. La percepción de la potencia es una sensación que es proporcional al logaritmo de esa potencia. Esta relación logarítmica es el nivel de potencia acústica:

En donde W1 es la potencia a estudiar, y W0 es la potencia umbral de audición, que

expresada en unidades del SI, equivale a vatios o 1 pW, y que se toma como referencia fija.

UNIDADES DE POTENCIA

Sistema Internacional (SI): Vatio, (W)

Sistema inglés: Caballo de fuerza o caballo de potencia, horse power en inglés, (HP) 1 HP = 550 ft·lbf/s1 HP = 745,699 871 582 270 22 W

Sistema técnico de unidades: Kilográmetro por segundo, (kgm/s) 1 kgm/s = 9,80665 W

Sistema cegesimal:Ergio por segundo, (erg/s) 1 erg/s = 1x10-7 W

Otras unidades: Caballo de vapor, (CV) 1 CV = 75 kgf·m/s = 735,49875 W