importante para hallar el trabajo de un cuerpo

1. Trabajo, Energía
y
Potencia

2. Segunda ley de newton
• Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo
acelerara, es decir cambiara su velocidad, la
aceleracion será proporcional a la magnitud de la
fuerza total y tendrá la misma dirección y sentido
que esta. La constante de proporcionalidad es la
masa m del objeto F = m a , en el SI, m se mide en kg; a en
m / s2 ; F en newton
• El rozamiento en general , actúa como una fuerza que
actúa en sentido opuesto a la velocidad de un objeto
en el caso del deslizamiento en seco, la fuerza de
rozamiento es independiente de la velocidad, cuando
hay rozamiento la segunda ley de Newton queda : F
resultante = F – F rozamiento = m a

3. Trabajo Mecánico
• Es el realizado por alguna Fuerzas.
• Es una Magnitud Escalar.
TW F  d
• El trabajo efectuado por una fuerza aplicada durante un
cierto desplazamiento se define como el producto escalar
del vector fuerza por el vector desplazamiento.
• En el Sistema Internacional, es el JOULE
5 2 7
1 Joule 10 dina 10 centímetro 10 erg
1Ergio 10 N 10 metro 10 J   
  
 5  2 
7

4. Trabajo Mecánico
• Siendo θ el ángulo entre los vectores fuerza y
W F  cos   d
desplazamiento.

5. W F  cos   d Fuerza
Desplazamiento

6. • Si el cuerpo se desplaza horizontalmente (1 metro) y se
ejerce un trabajo perpendicular a ella (100 newton), el
trabajo realizado por esta fuerza es:
W F cos d
   
W 100N cos 90º 1 m
W 100N 0 1m 0
  
   
Fuerza
• O sea el cargar el peso de la
mochila horizontalmente, no se
hace trabajo, porque la fuerza (el
peso) y el desplazamiento son
perpendiculares.
Desplazamiento
Desplazamiento
Fuerza

7. Trabajo Resultante
• Cuando varias fuerzas ejercen trabajo, hay que
distinguir entre trabajo positivo y negativo.
– Si la Fuerza y desplazamiento son en el mismo sentido, el trabajo
es positivo.
– Si se ejercen en sentido contrario, el trabajo es negativo.
• Trabajo Resultante es la suma algebraica de los trabajos
individuales que se ejercen por varias fuerzas en un mismo cuerpo.
(Es igual al trabajo de la fuerza neta).
• Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una
transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el
trabajo es energía en movimiento.
• El concepto de trabajo está ligado íntimamente al concepto de
energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad:
Joule.

8. ENERGÍA

9. Energía
• Capacidad para
realizar un trabajo.
• Se mide en JOULE
• Se suele representar por la
letra E.
• Ejemplo:
Cuando un arquero realiza
trabajo al tender un arco, el
arco adquiere la capacidad de
realizar la misma cantidad de
trabajo sobre la flecha
• Existen muchos tipos:
– E. Mecánica: estado
de movimiento.
• E. Cinética: en
movimiento
• E. Potencial: en reposo
– E. Calórica
– E. Eléctrica
– E. Química
– E. Eólica
– E. Solar
– E. Hidráulica
– E. Lumínica, etc.

10. Energía Potencial
• Es la energía que se almacena
en espera de ser utilizada,
porque en ese estado tiene el
potencial para realizar
trabajo.
• Un objeto puede almacenar
energía en virtud de su
posición.
• Se denota: Ep
• Es una magnitud Escalar.
• Existen 2 tipos:
– Ep Gravitacional: posición en
la tierra.
– Ep Elástica: tiene que ver con
resortes y fuerza elástica.

11. ENERGÍA MECÁNICA
Es la energía que se debe a
la posición o al movimiento
de un objeto (estado de
movimiento de un objeto).
Se denota: Em
Es una magnitud
Escalar. Existen 2 tipos:
E. Cinética: cuerpo en
movimiento.
E. Potencial: cuerpo en
reposo, energía de posición.

12. Energía Mecánica
• Todo cuerpo en movimiento o reposo posee energía
mecánica.
• Matemáticamente es la suma de todas las energías.
Em  Ec  Epg  Epe
2
c
m v
E
2

pg E  mgh
2
pg
k X
E
2


13. Energía Potencial Gravitacional
• Si el objeto se mueve con velocidad constante, se debe ejercer una
fuerza igual a su peso (fuerza neta = 0), y el peso es igual a: m g
• Por lo tanto para elevarlo una altura (h), se requiere una energía
potencial gravitacional igual al trabajo.
• Es mayor a mayor masa y a mayor altura se encuentre.
• El cuerpo debe estar en reposo
Energía Potencial Gravitacional = peso x altura
Ep  m  g  h  mgh

14. Trabajo y Energía Potencial
• El trabajo que puede realizar un objeto debido a su
posición, requiere una energía igual a la Epg de este
objeto.
W Epg
W mgh
• A mayor altura, mayor trabajo.
• La altura depende del sistema de referencia que se
ocupe (no es lo mismo el trabajo que puede realizar
un avión respecto a la cima de una montaña, un
edificio o a nivel del mar, porque cambia la altura)

15. ENERGÍA CINÉTICA

16. Energía Cinética
• Es la energía que posee
un cuerpo en virtud de
su movimiento.
• Se denota: Ec
• Es una magnitud
Escalar.
• Es igual al trabajo
requerido para
llevarlo desde el
reposo al movimiento
o al revés.
• Depende de la masa del
cuerpo y la rapidez que
lleva.
2
c
m v
E
2

• Significa que:
– al duplicarse la rapidez de
un objeto, se cuadriplica su
energía cinética.
– Se requiere un trabajo cuatro
veces mayor para detener
dicho objeto.
• La energía cinética es
mayor, mientras mayor
masa posea un cuerpo y
mayor rapidez alcance.

17. Trabajo y Energía Cinética
• El trabajo que realiza una fuerza neta sobre un objeto
es igual al cambio de la energía cinética del objeto.
W  Ec
 
• Un trabajo positivo, aumenta la energía cinética del
objeto (Vf > Vi)
• Un trabajo negativo, disminuye la energía cinética
del objeto (Vf < Vi)
2 2
f i m V m V
W
2 2

18. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

19. Conservación de la Energía
“En cualquier proceso, la energía no se crea
ni se destruye, sólo se transforma en otras
modalidades.
La energía total de un sistema es constante”
Em  Ec  Epg
2
c
m v
E
2

pg E  mgh

20. Transformación de Energía
Potencial a Cinética
Epg  mgh
2
c
m v
E
2

m pg c E  E  E

21. Conservación de la Energía
pg E  mgh Máx.
Em  Epg
2
 
 
m c E  E
c
m v
E 0
2
2
c
m v
E Máx.
2
m pg c E  E  E
pg E  mgh  0
LA ENERGÍA TOTAL ES CONSTANTE

22. POTENCIA MECÁNICA

23. Potencia Mecánica
• Es la rapidez con la que se realiza un trabajo.
• Se denota: P
• Es una magnitud Escalar.
Trabajo W
P
 
tiempo t
• Esto es equivalente a la velocidad de cambio de
energía en un sistema o al tiempo empleado en
realizar un trabajo.

24. Unidades
• En el Sistema Internacional, es el WATT
Joule
1Watt
segundo

• Donde 1 Watt es la potencia
gastada al realizar un trabajo
de un Joule en 1 segundo.
Otras Unidades
• En el sistema C.G.S. es el Ergio/seg.
• 1 kw = 1 kilowatt = 103 watts = 103 W
• 1 MW = 1 megawatt = 106 watts = 106 W
• 1 GW = 1 gigawatt = 109 watts = 109 W
• En el sistema inglés se usa:
– Caballo de vapor (hp ó cv): la potencia necesaria
para elevar verticalmente una masa de 75 kg a la
velocidad de 1 m/s. Y equivale a 746 W

25. Potencia Mecánica
• Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez.
• Si un motor de auto tiene el doble de potencia que la de otro,
• No Significa que:
– realice el doble de trabajo que otro.
• Significa que:
– Realiza el mismo trabajo en la mitad del tiempo.
• Un motor potente puede incrementar le rapidez de un auto
hasta cierto valor en menos tiempo que un motor menos
potente.
• La potencia en términos generales, expresa la
capacidad para ejecutar un trabajo en el menor tiempo
posible.
• Una fuente de energía, que puede mover 1 kg de peso
por una distancia de 1 metro en un sólo segundo de
tiempo, se considera más potente que otra capaz de
desplazar el mismo peso en 2 segundos.