1. TRABAJO Y ENERGÍA
TRABAJO Y ENERGÍA
Física y química 1º Bachillerato
Física y química 1º Bachillerato 1

2. EL TRABAJO
EL TRABAJO • Cuando una fuerza
→
constante F aplicada
→ sobre un cuerpo, lo mueve
Y F desde el punto A a otro B,
α → se denomina trabajo
A → F realizado por la fuerza
∆r
B sobre el cuerpo, al
α
→ producto:
rA
→ →
→ W = | F | | ∆ r | cos α
rB
O X Se define el trabajo W de dicha
fuerza como el producto escalar de
los vectores fuerza y desplazamiento:
• Según sea el ángulo formado entre la fuerza aplicada y el vector desplazamiento:
• Si α = 0º ⇒ cos 0º = 1 ⇒ el trabajo realizado es máximo
• Si 0º ≤ α < 90º ⇒ W > 0 ⇒ es el llamado trabajo motor
• Si α = 90º ⇒ cos 90º = 0 ⇒ el trabajo realizado es nulo
• Si 90º < α ≤ 180º ⇒ W < 0 ⇒ es el llamado trabajo
resistente
2

3. F • Una fuerza constante Fx actúa en la
Fx dirección del eje X sobre un
cuerpo y lo desplaza en esa
misma dirección: ∆x = xf − x0
• Al representar Fx en función de ∆x,
W = Área = Fx.∆x el área comprendida será Fx ∆x,
que coincide numéricamente con
el trabajo realizado por la fuerza
O xo x1 X
∆x
Este resultado es válido aunque la fuerza no sea constante
POTENCIA
POTENCIA
W
La Potencia mide la rapidez con que se realiza un trabajo
La Potencia mide la rapidez con que se realiza un trabajo
P=
se mide en J/s= vatios (w) t
se mide en J/s= vatios (w)
El caballo de vapor es una unidad de potencia, que aunque no pertenece al S.I. sigue siendo muy usada.
El caballo de vapor es una unidad de potencia, que aunque no pertenece al S.I. sigue siendo muy usada.
1CV ==735 w.
1CV 735 w.

La potencia puede expresarse W F .r 
en función de la velocidad P= = = F .v 3
t t

4. ENERGÍA
ENERGÍA
La energía es una cualidad de los cuerpos que permite que se puedan producir cambios en
ellos mismos y en otros
Formas de presentarse la energía:
• Energía química: la energía de los alimentos y de la
gasolina
• Energía eléctrica: como la suministrada por la batería de un coche
• Energía de movimiento debida a la velocidad del móvil
• Energía de posición debida a la altura sobre el suelo en la que se encuentra
el móvil
• Energía luminosa como aquella que radia una bombilla
• Otras (como la calorífica, eólica, térmica, atómica, ...)
La energía se presenta en formas diversas y se puede transformar de una en otra
La energía se conserva en los cambios, aunque se degrada al pasar de formas más útiles a
menos útiles
4

5. Energía
mecánica
Energía Energía
cinética potencial
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6. ENERGÍA CINÉTICA
ENERGÍA CINÉTICA
• Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su estado en movimiento
• Todo cuerpo en movimiento tiene capacidad de realizar un trabajo, el cual se pone
de manifiesto cuando el objeto se detiene bruscamente (estrellándose por
ejemplo). Dicha energía se invierte en un trabajo de destrozo.
• Es directamente proporcional al producto de la masa del cuerpo por el cuadrado de
su velocidad.
1 m 2
Ec = v
2
La bala tiene mucha
energía cinética por El tren tiene mucha
salir con velocidad energía cinética por
muy elevada tener una gran masa
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7. ENERGÍA POTENCIAL
ENERGÍA POTENCIAL
• Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su
estado de reposo
• Esta energía es debida a la posición que ocupan los •
cuerpos respecto al centro de la Tierra. Por eso se m2
llama energía potencial gravitatoria
h2 •
Ep = m g h h1 m1
Si m1 = m2 y h2 > h1 ⇒ Ep 2 > Ep 1
• Hay otras clases de energía potencial, como por ejemplo:
− Un muelle estirado tiene energía almacenada, llamada energía potencial
elástica, capaz de realizar un trabajo para recuperar su forma inicial
− Un combustible, posee energía potencial química capaz de liberar calor
− Un condensador cargado almacena energía potencial eléctrica capaz de
encender una lámpara
7

8. TEOREMA DE LAS FUERZAS
TEOREMA DE LAS FUERZAS
VIVAS
VIVAS
Y
→
• El trabajo realizado por Fx
→
v0 → vf → cuando el cuerpo
F F
experimenta un
desplazamiento ∆x es:
x0 x1 W = Fx ∆x cos 0 = Fx ∆x
∆x X
Fx = m ax ⇒ W = m ax ∆x 2
vf − v 0
2
1 m v2 1 m v0 Ec − Ec
2
⇒ W=m = f − = f 0
2 2
vf − v0 = 2 a x ∆x 2 2 2
W = ∆Ec
El trabajo realizado por la fuerza resultante que actúa sobre un
cuerpo se emplea en variar la energía cinética del mismo
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9. TRABAJO Y ENERGÍA POTENCIAL
TRABAJO Y ENERGÍA POTENCIAL
GRAVITATORIA
GRAVITATORIA
• Se quiere elevar a v = cte un objeto de
masa m situado sobre una mesa de →
altura y1 hasta una estantería de altura y 2 ∆x F
v = cte • m
• Debemos realizar una fuerza hacia arriba
y2
igual al peso m g, desplazándolo una
distancia ∆y →
P y1
• El trabajo realizado por la fuerza será:
Wf = F ∆y = m g ∆y = m g y2 − m g y1
Wf = Ep2 − Ep1 = ∆Ep
• Como v = cte, el trabajo total será cero, luego el trabajo realizado por el peso del
cuerpo será:
El trabajo realizado en elevar un cuerpo se emplea en
Wp = − Wf = − ∆Ep ⇒ aumentar su energía potencial gravitatoria.
El trabajo realizado por el peso tiende a 9
llevarlo al
equilibrio y por tanto disminuye su energía potencial.

10. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
MECÁNICA
MECÁNICA
• Un objeto de masa m cae al vacío desde una
V0 = 0 m altura h . Calculamos la Ec y Ep en dos
µ=0 puntos 1 y 2 del recorrido
• En el punto 1
v1 = 2 g (h − h1) Ec1 = m g (h − h1)
Punto 1 ⇒
Ec 1 = 1 m v1
2
h Ep1 = m g h1
2
• En el punto 2
h1
Punto 2 v2 = 2 g (h − h 2)
⇒ Ec2 = m g (h − h2)
Ec 2 = 1 m v2
2
h2 Ep2 = m g h2
2
• ∆Ec = Ec2 − Ec1 = m g (h1 − h2)
∆Ep = Ep2 − Ep1 = m g (h2 − h1)
Ec1 + Ep1 = Ec2 + Ep2
• Si las únicas fuerzas que realizan trabajo sobre un cuerpo son
conservativas (como el peso o la fuerza elástica), su energía
10
mecánica se mantiene constante

11. ENERGÍA TÉRMICA
ENERGÍA TÉRMICA
Agua fría Agua templada Agua caliente
• Cuando dos cuerpos a distinta temperatura, se ponen en contacto, al cabo de cierto
tiempo se acaban igualando sus temperaturas. Se dice que se ha logrado el
equilibrio térmico
• Se define temperatura como la propiedad común a los cuerpos que se encuentran en
equilibrio térmico
• La temperatura se mide con los termómetros
• El termómetro alcanza el equilibrio térmico con la muestra y nos indica la
temperatura de la misma 11

12. Escalas termométricas
Escalas termométricas
• Escala Celsius (ºC)
100 ºC
Establecido por Anders Celsius en
1741 0 ºC
Utiliza dos temperaturas de referencia
que se llaman puntos fijos
Se divide el intervalo en 100 partes
Hielo fundente Agua hirviendo
siendo cada una de ellas 1 ºC
(0 ºC) (100 ºC)
• Escala Fahrenheit (ºF)
Utilizada en el mundo anglosajón y emplea los mismos puntos fijos que la escala
centígrada pero los marca con los números 32 (fusión) y 212 (ebullición),
dividiendo el intervalo en 180 partes, siendo cada una, un grado Fahrenheit (1
ºF) T (º C) T (º F) − 32
=
100 180
• Escala Kelvin (ºK)
Propuesta por Lord Kelvin en 1854. Es la llamada escala de temperaturas absolutas
Sitúa el 0 ºK en la temperatura a la que las moléculas de un cuerpo, no poseen
energía cinética (−273,16 ºC)
T (ºK) = T (ºC) + 273,16
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13. EL CONCEPTO DE
EL CONCEPTO DE
TEMPERATURA
TEMPERATURA
T1 T2 > T 1
• Las partículas del gas son muy pequeñas comparadas con la distancia que las separa
• Las partículas están en continuo movimiento, chocando entre sí y contra las paredes
• Se mueven en todas direcciones, con velocidades distintas en módulo
• El número de partículas cuya velocidad tiene el mismo módulo, presenta un máximo
para cada temperatura, el cual crece con la temperatura del gas
• La teoría cinética explica la presión del gas como consecuencia de los choques, así
como la temperatura, que es directamente proporcional a la energía cinética media
de translación por partícula Ec = 3 k T / k es la cte de Boltzmann cuyo valor es
2
k = 1,38 10−23 J/molécula 13

14. TEMPERATURA : Es la manifestación externa del estado de movimiento de las
partículas de un cuerpo. Nos informa sobre la energía interna de dicho cuerpo.
Q
T1 T2
El sistema se encuentra El sistema recibe una La temperatura final del
a temperatura T1 cantidad de calor Q sistema es T2 > T1
• Cantidad de calor es la energía que intercambian dos sistemas a distinta temperatura
hasta alcanzar el equilibrio térmico
• La cantidad de calor Q aportada al sistema es Q = C (T2 − T1)
• La constante de proporcionalidad es la capacidad calorífica del cuerpo (J/grado)
• El calor específico de la sustancia es la capacidad calorífica por unidad de masa:
ce = C Se mide en J/kg . K, o bien J/kg . ºC
m
• En consecuencia diremos que: Q = m ce (T2 − T1)
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15. EL CALOR PRODUCE CAMBIOS DE
EL CALOR PRODUCE CAMBIOS DE
ESTADO
ESTADO
Sublimación
Fusión Vaporización
Lf Lv
SÓLIDO LÍQUIDO GAS
Solidificación Licuefacción o condensación
Sublimación
Cambios progresivos (→) Cambios regresivos (←)
( absorben Q ) ( desprenden Q )
• Calor latente de cambio de estado L es la cantidad de calor que necesita una unidad
de masa de una sustancia para cambiar de estado Q = m L
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