marco teórico de potencia y energía

1. I.E.P. “LAS PALMAS NUEVA ESPERANZA”
**** BARRANCA ****
E
LAS PALMAS
NUEVAESPERANZA
BARRANCA
TEMA 3: POTENCIA-ENERGÍA
A. INTRODUCCIÓN.
La potencia es la razón de cambio a la que se
realiza trabajo. Es igual al cociente del trabajo
realizado entre el intervalo de tiempo que toma
realizarlo:
La unidad de potencia es el joule por segundo,
también llamada watt (en honor a James Watt,
quien desarrolló la máquina de vapor a fines
del siglo XVIII). Se gasta un watt (W) de
potencia cuando se realiza un joule de trabajo
en un segundo. Un kilowatt (kW) es igual a
1000 watts. Un megawatt (MW) es igual a un
millón de watts.
B. CONCEPTO DE POTENCIA
Cuando se contrata un trabajo, sin importar el
tiempo que tarden en hacerlo, se compra sólo
trabajo. Por ejemplo, si contratamos a una
persona para que lave nuestra ropa sin
indicarle el tiempo, ella lo podrá realizar en
una hora, en un día o en un año, con tal de que
lo lave todo. Pero si se compra el trabajo de un
día y se quieren hacer las cosas lo más rápido
posible, este es el lenguaje práctico de la
industria. La potencia es justamente ésto, la
rapidez de hacer trabajo.
Potencia es la rapidez con la que se realiza
el trabajo.
La unidad del S.I. para la potencia es el joule
por segundo, y se denomina watt (W). Por lo
tanto, un foco de 80 W consume energía a
razón de 80 J/s.
1 W = 1 J/s
Demostración:
C. POTENCIA INSTANTANEA.
Es el tipo de potencia que nos informa de la
rapidez con que se realiza trabajo en un
intervalo de tiempo muy corto. Si la potencia
es mecánica, su valor instantáneo se determina
así:
P = F.V.cos  = Ángulo entre
“F” y “V”
Caso Especial:
 P = F.V
D. EFICIENCIA.
El trabajo útil o salida de potencia de una
máquina nunca es igual a la de entrada. Estas
diferencias se deben en parte a la fricción, al
enfriamiento, al desgaste, contaminación, ...,
etc.
La eficiencia nos expresa la razón entre lo útil
y lo suministrado a una máquina:
Esquema simplificado:
1
3
P
P
n 
Nota: Importante:
* P1 = P2 + P3
tiempodeintervalo
realizadotrabajo
Potencia 
t
trabajo
P 
t
d
F
t
dxF
:
hacerloenempleadoTiempo
RealizadoTrabajo
Potencia 
F
V

V
F
P = P + Psum útil perdida
Psum
Pperdida
F
v
Pútil
dasuministra(P)
útil(P)
n 
MÁQUINA
PÚTIL(P )3
P (P )1ABSORVIDA
P (P )2PÉRDIDA

2. *
E. ENERGÍA MECÁNICA
Es la energía que se debe a la posición o al
movimiento de un objeto. La energía mecánica
puede estar en forma de energía potencial o de
energía cinética.
F. ENERGÍA POTENCIAL
Un objeto puede almacenar energía en virtud
de su posición. La energía que se almacena en
espera de ser utilizada se llama energía
potencial (E.P.), porque en ese estado tiene el
potencial para realizar trabajo. Por ejemplo, un
resorte estirado o comprimido tiene el
potencial para hacer trabajo.
Para elevar objetos contra la gravedad terrestre
se requiere trabajo. La energía potencial
debida a que un objeto se encuentra en una
posición elevada se llama energía potencial
gravitacional.
energía potencial gravitacional = peso x altura
E.P. = mgh
Observa que la altura “h” es la distancia
recorrida hacia arriba desde cierto nivel de
referencia, como la Tierra o el piso de un
edificio. La energía potencial “mgh” es
relativa a dicho nivel y únicamente depende de
“mg” y de la altura “h”. En la figura ves que la
energía potencial de la roca situada sobre la
saliente no depende de la trayectoria seguida
para llevarla hasta allí.
Para levantar una masa “m” hasta una altura
“h” se requiere un trabajo de “mgh”. (b) Por lo
tanto, el sistema Tierra - cuerpo tiene una
energía potencial Ep = mgh. (c) Cuando la
masa se suelta tiene la capacidad para realizar
el trabajo equivalente a mgh sobre el pilote.
EPG = m.g.H
H. ENERGÍA CINÉTICA
Un objeto que se mueve puede, en virtud de su
movimiento, realizar trabajo. El objeto tiene
energía de movimiento, o energía cinética
(E.C.). La energía cinética de un objeto
depende de su masa y de su rapidez. Es igual
al producto de la mitad de la masa por el
cuadrado de la rapidez.
energía cinética =
2
1
masa.rapidez2
E.C. =
2
1
mv2
La energía cinética de un objeto en
movimiento es igual al trabajo requerido para
llevarlo desde el reposo hasta la rapidez con la
que se mueve, o bien, el trabajo que el objeto
es capaz de realizar antes de volver al reposo.
2
.
2
mV
CE 
Energía potencial elástica
Tiempo
RealizadoTrabajo
)(PP 3útil 
a
200J 200J
200J
b
c
2m
4m
2m
2m
F
m
m
m
mg
mgE = mghp
(a) (b) (c)
s= 0
h
m
H
g
W = 3200 lb
v = 60 mi/h
m = 15 g
v = 400 mi/s
m
V

3. 2
2
kx
EPE 
Energía mecánica
Em = EC + EPG + EPE
k
x