9. Para poder relacionar la fórmula de la energía cinética, es necesario observar que
variables influyen en la fórmula
Donde:
• Ec = Energía cinética (medida en
Joules) -> J
• m = masa del objeto (medida en
kg)
• v = velocidad del objeto (medida
en m/s)
• Problema 1. Calcular la energía cinética que
lleva una bala de 0.006 kg si su velocidad
posee una magnitud de 510 m/s
Solución:
Lo primero que haremos para resolver este ejemplo será
anotar nuestros datos:
10. Problema 2. ¿Cuál es la energía cinética de un balón de
basquetbol si pesa 9 N y lleva una velocidad de magnitud
de 24 m/s?
Solución:
Observemos que en este ejemplo no nos proporcionan la
masa del balón, pero si su peso. Entonces a partir de la
fórmula del peso podemos nosotros encontrar la masa,
por lo que haremos el despeje de la fórmula:
Por lo que obtenemos la masa del balón que es de 0.92 kg
Ahora si podemos anotar los datos para encontrar la
energía cinética
11. Problema 3. Calcular la masa que posee una rueda cuya
velocidad tiene una magnitud de 19 m/s y su energía
cinética es de 1000 J
Solución:
Para este ejercicio, basta con solo anotar los datos:
Sustituyendo nuestros datos en la fórmula
Obtenemos que la masa es de 5.54 kg
12. LA energía potencial?
En términos generales, la energía potencial es un tipo
de energía mecánica, igual que la energía cinética, que
pueden poseer los cuerpos. Sin embargo, de manera
diferente a lo que sucede con la energía cinética, cuando
se habla de la energía potencial, se está asociando esta
energía al lugar que ocupan los diferentes cuerpos en el
espacio, y no directamente a su movimiento. Así mismo,
dentro de la energía potencial, la energía potencial
gravitatoria es un tipo de energía potencial concreta
Fórmula de la energía potencial gravitatoria
A la hora de estudiar el universo y las leyes físicas que lo
rigen, es indispensable poder expresar las magnitudes
mediante las matemáticas. En el caso de la fórmula de
la energía potencial gravitatoria, esta se representa
así:
Ep = m·g·h
•Ep: es la energía potencial de un cuerpo concreto
•m: es la masa del cuerpo
•g: es el valor de la aceleración producido por la gravedad
•h: es la altura a la que se encuentra en el cuerpo
La fórmula de la energía potencial
gravitatoria
surge de la ley de la gravedad y es igual al
trabajo realizado contra la gravedad para llevar
una masa a un punto dado en el espacio.
Debido a la naturaleza del cuadrado inverso de
la fuerza de la gravedad, la fuerza se aproxima
a cero para grandes distancias, y tiene sentido
elegir el cero de la energía potencial
gravitacional a una distancia infinita.
13. ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA
De este modo, tenemos la posibilidad de conocer la
energía potencial gravitatoria de un cuerpo aplicando esta
ecuación si conocemos la masa del cuerpo, el valor de la
aceleración de la gravedad y la altura desde la que caería
el cuerpo en cuestión
14.
15. Caso 1: Supongamos que el bloque tiene una
masa de 3kg y deseamos encontrar la energía
potencial respecto a la mesa. Entonces
podríamos decir que la altura que necesitamos
conocer para este cálculo tiene que partir de la
diferencia entre la altura total de 2.3m respecto al
suelo, y de 1.2m también respecto al suelo pero
de la mesa. Entonces:
Veamos la siguiente imagen
Ahora si podemos realizar nuestro cálculo de
energía potencial para el bloque respecto a la
mesa. Aplicamos la fórmula
16. 1.- Calcular la energía potencial gravitacional de una caja
de acero de 45 kg si se encentra a una altura de 12 m.
Solución:
Podríamos omitir una imagen del problema, porque
tenemos los datos necesarios para sustituir en la fórmula,
sin embargo muchas veces es importante contar con una
imagen para las personas que todavía no comprenden el
concepto. Veamos!
17. 3.- Calcular a qué altura se debe encontrar un niño de 35
kg para que tenga una energía potencial gravitatoria de
450 J.
Como es la altura, la que debemos
encontrar, entonces vamos a despejar
a "h" de nuestra fórmula
22. Caso 1: Tenemos dos ollas, una de hierro y otra de vidrio, conteniendo la misma cantidad de agua, se apoyan en
dos quemadores de estufa diferentes. ¿Usted cree que habrá diferencia de temperaturas después de un mismo
intervalo de tiempo?
Caso 2:
Dos ollas idénticas, que contengan la misma cantidad de agua, se colocan al mismo tiempo en quemadores de
estufas distintas, una con la llama "baja" y la otra con la llama "alta". Usted cree que ¿habrá diferencia en el
tiempo para hervir el agua?
23. Caso 3:
Nuevamente, tenemos dos ollas y ambas son idénticas, una conteniendo 1 litro de agua y la otra 1/2 litro, se
colocan en quemadores de estufas distintas. ¿Crees que una de ellas se hervirá primero que la otra?
Las comparaciones de los casos anteriores muestran que la elevación
de temperatura de un cuerpo depende del material del que está hecho
(Caso 1), también depende de la cantidad de calor
suministrada (Caso 2) y de la cantidad de materia del cuerpo (Caso
3). Lo mismo ocurriría en caso del enfriamiento.
24.
25. De esta tabla, es posible concluir que la variación de temperatura de un
cuerpo, al intercambiar cierta cantidad de energía térmica, depende del
material de que está constituido dicho cuerpo (calor específico) y de su
masa
Podemos observar que el agua posee mayor
calor específico, por lo que es más difícil de
calentar
Fórmula del Calor Específico
Matemáticamente expresamos al calor
específico de la siguiente forma:
26. En algunas ocasiones podemos encontrarnos la fórmula de la Capacidad Calorífica que es de
donde proviene la fórmula del calor específico
27. Ejercicios Resueltos de Calor Específico
Para entender mucho mejor el tema de Calor Específico, veamos la solución de los siguientes
problemas.
Problema 1.- 600 gramos de hierro se encuentran a una temperatura de 19°C. ¿Cuál será su
temperatura final si se le suministran 1300 calorías?
28.
29. Problema 2.- ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a
una barra de plata de 24 kg para que eleve su
temperatura de 31°C a 95°C?
DATOS
30.
31.
32.
33. Donde:
• Ec = Energía cinética
(medida en Joules) ->
J
• m = masa del objeto
(medida en kg)
• v = velocidad del
objeto (medida en
m/s)
34. Problema 3.- Determinar la cantidad de calor que cede al ambiente una barra de plata de 5200 gramos
al enfriarse de 130°C a 10°C?
Solución:
Al igual que el problema anterior, en este problema nos pide calcular la cantidad de calor, solo que este
calor no se suministra sino que es un calor que se cede al ambiente porque la temperatura desciende de
130°C hasta los 10°C. El material que es sometido se trata de la plata, por lo tanto hay que tener en
cuenta su calor específico
35.
36. Problema 4.- ¿Qué cantidad de calor se necesita suministrar a 600 gramos de agua
para que eleve su temperatura de 25°C a 100°C?
Solución:
Este ejemplo es muy importante, porque vamos a utilizar
el calor específico del agua, que debería ser un dato que
todos necesitamos saber. Y lo hemos explicado en el
tema de calor específico. El agua tiene una propiedad
muy interesante, solo se necesita de 1 cal/g°C para elevar
su temperatura. Este dato está implícita en el problema,
pasemos a recoger los datos y comencemos por resolver
el ejercicio.
•Obtener la cantidad de calor en el agua
38. 1.- El Trabajo y la Energía
• la energía mecánica
• integrantesNaomi,Eliana,Magaly jhon g
2.-Concepto de trabajo 15
• El trabajo de la fuerza de rozamiento
• Potencia
• Integrantes carlos,silvrio, luis y felipe
3.-La Energía Térmica 15
• Convección,
• Conducción
• Radiación
• Integrantes Rosa,yeferson,leandro
39. 1.- El Trabajo y la Energía Kelly,ana,sonia y rudy
• la energía mecánica
2.-Concepto de trabajo pilar,hilda,glmer,inoc,claudia
• El trabajo de la fuerza de rozamiento
• potencia
3.-La Energía Térmica rosa,fiorela,angel y roberto
• Convección,
• Conducción
• radiación
40.
41. Problema 4.- ¿Qué cantidad de calor se necesita suministrar a 600 gramos de agua
para que eleve su temperatura de 25°C a 100°C?
Solución:
Este ejemplo es muy importante, porque vamos a utilizar
el calor específico del agua, que debería ser un dato que
todos necesitamos saber. Y lo hemos explicado en el
tema de calor específico. El agua tiene una propiedad
muy interesante, solo se necesita de 1 cal/g°C para elevar
su temperatura. Este dato está implícita en el problema,
pasemos a recoger los datos y comencemos por resolver
el ejercicio.
•Obtener la cantidad de calor en el agua
42.
43.
44.
45. Caso 1: Supongamos que el bloque tiene una
masa de 3kg y deseamos encontrar la energía
potencial respecto a la mesa. Entonces
podríamos decir que la altura que necesitamos
conocer para este cálculo tiene que partir de la
diferencia entre la altura total de 2.3m respecto al
suelo, y de 1.2m también respecto al suelo pero
de la mesa. Entonces:
Veamos la siguiente imagen
Ahora si podemos realizar nuestro cálculo de
energía potencial para el bloque respecto a la
mesa. Aplicamos la fórmula
46. 1.- Calcular la energía potencial gravitacional de una caja
de acero de 45 kg si se encentra a una altura de 12 m.
Solución:
Podríamos omitir una imagen del problema, porque
tenemos los datos necesarios para sustituir en la fórmula,
sin embargo muchas veces es importante contar con una
imagen para las personas que todavía no comprenden el
concepto. Veamos!
47. Ejercicios Resueltos de Calor Específico
Para entender mucho mejor el tema de Calor Específico, veamos la solución de los siguientes
problemas.
Problema 1.- 600 gramos de hierro se encuentran a una temperatura de 19°C. ¿Cuál será su
temperatura final si se le suministran 1300 calorías?
