Ejercicios, explicación sobre la energía en la materia de física.

1. Energia:
Es la capacidad que tienen los cuerpos de poder hacer un trabajo.
1J = Nm = (Kgm/s2)(m) = Kgm2/s2
Existen varias clases de energias como ya vimos en su tarea de trensformaciones de la energia.
Radiante, nuclear, quimica, electrica, calorifica, hidraulica, eolica etc.
Energia mecanica:
Es la que poseen los cuerpos cuando por su velocidad o posicion son capaces de realizar un
trabajo, se dividen en 2 tipos fundamentales.
energia cinetica
energia potencial.
Energía cinética:
Es la que poseen los cuerpos en movimiento.
Energía cinética = trabajo
Ec = T = Fd

2. De la segunda ley de newton
F=ma
Sustituyendo queda:
Ec = mad
De movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
d = ½ at2
Sustituimos:
Ec = ma½ at2 →½ m(at2)
De movimiento rectilineo sabemos que
v = at
Elevo al cuadrado todo v2 = (at)2
sustituimos:
Ec = ½ mv2
La energia cinetica es igual a un medio del producto de la masa por la velocidad al cuadrado.
Ec = kgm2/s2 = joule =J

3. Energia potencial:
Es la que poseen los cuerpos cuando en funcion de su posicion o estado es capaz de realizar un
trabajo.
Cuando elevamos un cuerpo a una altura (h) efectuamos un trabajo igual al producto de la
fuerza aplicada por la altura.
Este trabajo se convierte en enrgia potencial del cuerpo el cual al caer sera capaz de realizar un
trabajo del mismo valor sobre cualquier objeto en el que caiga.
Ep = T = Fh
Recordando que
F= P = mg
Sustituyo :
Ep = mgh
Ep = kg m/s2 (m) = kg m2/s2 =joule =J
La energía potencial depende del nivel que se tome como referencia ejemplo:
Un bloque de 2 kg de masa sobre una mesa de 1 metro de altura .
Levanto el bloque a una altura de 0.6 m de la mesa

4. El bloque tendra una energia potencial respecto a la mesa de :
Ep = mgh = (2 kg)(9.8 m/s2)(0.6 m) = 11.70 joules.
El bloque tendra una energia potencial respecto al suelo de:
Ep = mgh = (2kg)(9.8 m/s2 )(1.6 m) = 31.36 joules.
El bloque tendra una energia potencial respecto al centro de la tierra.
Ep = mgh = (2 kg )(9.8 m/s2 )(6,378,100. m) = 125010760 joules.
De todo esto sale la ley de la conservacion de la energia:
“la energia existente en el universo es una cantidad constante que no se crea ni se destruye
unicamente se transforma.”
Ley de la conservacion de la energia mecanica.
Con las dos ecuaciones anteriores se llega al consepto de la energia mecanica que se expresa
como
Em = Ec + Ep

5. En funcion de la rapidez
Em = ½ mv2 + mgh
La ley de la energia mecnica nos dice que :
Em = Ec + Ep = constante
Es se te conoce como el principio de conservacion de la energia mecanica.
Ejemplo:
Se lanza una pelota hacia arriba con una fuerza de Ec = 100 joules
Ec =0 Ep = 100
Ec =25 J Ep = 75 J
Ec = 50 J Ep = 50 J
Ec= 75 J Ep = 25 J
Ec = 100 J Ep = 0 J

6. En este caso la única fuerza que actúa es la gravedad.
energía cinética en posición 1 o inicial
energía cinética en posición 2 o final
energia potencial gravitacional en posición 1 o inicial
energía potencial gravitacional en posición 2 o final
cambio de energía cinética
cambio de energia potencial
0
)
(
2
/
1
2
/
1
1
2
1
2
2
2
1
1
2
2
2
1
2
1


















Ep
Ec
Ep
Ec
Ep
Ep
Ec
Ec
os
reescribim
Ep
Ec
Ep
Ec
como
mgh
mv
mgh
mv
















1
2
1
2
2
2
1
1
2
2
2
2
1
1
2
/
1
2
/
1
Ep
Ep
Ep
Ec
Ec
Ec
mgh
Ep
mgh
Ep
mv
Ec
mv
Ec

7. Ejercicios de energía cinética y potencial.
1.-Calcular en juoles la energía cinética que lleva una bala de 8 g si su velocidad es de 400 m/s
2.- cual es la energía cinética de un balón de futbol que pesa 4.5 N y lleva una velocidad de 15
m/s.
3.- calcular la masa de un cuerpo cuya velocidad es de 10 m/s y su energía cinética es de 1000 J
J
s
kgm
s
m
kg
mv
Ec 640
/
640
2
)
/
400
)(
008
.
0
(
2
/
1 2
2
2
2




J
s
kgm
s
m
kg
mv
Ec
kg
s
m
s
kgm
g
P
m
75
.
51
/
75
.
51
2
)
/
15
)(
46
.
0
(
2
/
1
46
.
0
/
8
.
9
/
5
.
4
2
2
2
2
2
2







kg
s
m
s
kgm
s
m
J
v
Ec
m
mv
Ec 20
/
100
/
2000
)
/
10
(
)
1000
(
2
2
2
/
1 2
2
2
2
2
2
2







8. .- Calcular la energía potencial de una piedra de 2.5 kg si se eleva a una altura de 2m.
2.- a que altura se debe encontrar una silla de 5 kg para que tenga una energía potencial de 90 J
Tengo un ventilador de 4 kg que esta en el techo a 5 m de altura.
¿Cuál es su energía potencial?
¿Cuánto vale su energía cinética en el preciso instante de chocar con el suelo al caerse
libremente?
De caída libre
J
s
kgm
m
s
m
kg
mgh
Ep 49
/
49
)
2
)(
/
8
.
9
)(
5
.
2
( 2
2
2




m
s
m
kg
J
mg
Ep
h
mgh
Ep 84
.
1
)
/
8
.
9
)(
5
(
90
2





J
s
kgm
m
s
m
kg
mgh
Ep 196
/
196
)
5
)(
/
8
.
9
)(
4
( 2
2
2




Ep
Ec
como
J
s
m
kg
mv
Ec
s
m
m
s
m
gh
v
gh
v








196
2
)
/
9
.
9
)(
4
(
2
/
1
/
9
.
9
)
5
)(
/
8
.
9
(
2
2
2
2
2
2
2

9. En su libreta describa que
aparato sirve para realizar cada
cambio o transformación de
energía.
Ejemplo prender el carbón para
unas carnitas el domingo es
pasar de una reacción química
entre el carbono y el oxigeno
del aire lo que produce calor
transformamos energía química
a energía térmica.