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1. Trabajo mecánico de una fuerza constante. Tipos de trabajo.
Trabajo y energía cinética. Trabajo de fuerzas variables.
Potencia.
Trabajo y energía
Trabajo mecánico, Tipos de trabajo,
energía mecánica y su conservación
08/10/2022
Física I
1

2. Al término de la sesión, el estudiante identifica y aplica las
condiciones para la conservación de la energía.
Logro de Aprendizaje
8/10/2022 Física I 3

3. Temario
Trabajo mecánico y
tipos de trabajo.
TEMA 1
Energía mecánica y su
conservación.
TEMA 2
Resolución de
ejercicios.
TEMA 3
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4. Trabajo mecánico
Una fuerza realiza trabajo mecánico cuando
al actuar sobre un cuerpo, lo mueve.
Para una fuerza constante
Para una fuerza variable
Unidad de medición del SI: joule (J)
Signo del trabajo:
𝑊 + → 𝜃 < 90°
𝑊 − → 𝜃 > 90°
𝑊 = 0 → 𝜃 = 90°
Gráfico fuerza vs posición
El trabajo es representado por el área debajo
de la curva.
𝑭

𝐹𝑐𝑜𝑠𝜃
𝐹𝑠𝑒𝑛𝜃
Δ𝒙
𝑊 = 𝑭 ∙ Δ𝒙 = 𝑭 |Δ𝒙| 𝑐𝑜𝑠 𝜃
𝑊 =
𝑥0
𝑥1
𝐹𝑥𝑑𝑥
8/10/2022 Física I 5
𝐴 = 𝑊 =
𝑥0
𝑥1
𝐹𝑥𝑑𝑥
𝐹𝑥
𝑥
𝑥0 𝑥1

5. Ejercicio
Se empuja una caja de 100 kg por la pendiente de una
rampa rugosa (con coeficiente de fricción cinético µk
= 0,300) y que forma un ángulo 30,0° con la
horizontal, por acción de una fuerza 𝑭 (paralela a la
rampa) de 950 N. Calcule el trabajo realizado por
cada una de las fuerzas que actúan sobre la caja
cuando esta recorre un distancia de 5,00 m.
Solución
8/10/2022 Física I 6
30,0°

6. Fuerzas conservativas
• Una fuerza es conservativa, FC, si la
energía mecánica no varía.
• Son fuerzas conservativas:
El peso
La fuerza elástica
• El trabajo de una Fc es independiente
de la trayectoria y solo depende de la
posición inicial y de la final.
• El trabajo realizado por una Fc en una
trayectoria cerrada es cero.
• El trabajo no pueden representarse
por medio de una función de energía
potencial:
𝑊
𝑚𝑔 = −Δ𝑈𝑔
𝑊𝐹𝑒
= −Δ𝑈𝑒
8/10/2022 Física I 7

7. Fuerzas no conservativas
• Una fuerza es no conservativa, FNC,
si la energía mecánica varía.
• Son fuerzas no conservativas:
La fricción
La normal
La tensión
• El trabajo efectuado por una FNC
depende de la trayectoria.
• El trabajo realizado por una FNC en
una trayectoria cerrada es diferente
de cero.
• El trabajo no pueden representarse
por medio de una función de energía
potencial.
8/10/2022 Física I 7

8. Energía Mecánica
Energía: Capacidad que tiene la materia de
producir trabajo.
Se mide en el SI en joule (J)
Energía cinética: es la energía asociada al
movimiento.
Energía potencial gravitatoria: es la energía
asociada a la posición de un objeto.
Depende de un nivel de referencia (N.R)
𝑈𝑔 = 𝑚𝑔𝑦
Energía potencial elástica: es la energía
asociada a la deformación de objetos elásticos.
Energía mecánica: es la suma de la energía
cinética y de todas las energías potenciales.
NR
y
𝑈𝑔(+)
𝑈𝑔 = 0
y = 0
𝑈𝑔(−)
y
𝑈𝑒 =
1
2
𝑘𝑥2
𝐸𝑀 = 𝐾 + 𝑈 =
1
2
𝑚𝑣2 + 𝑚𝑔𝑦 +
1
2
𝑘𝑥2
𝐾 =
1
2
𝑚𝑣2
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9. Conservación de la energía mecánica
• Si el trabajo realizado sobre una partícula
se debe solo a fuerzas conservativas
tendremos:
𝐸𝑀 = constante
𝐾 + 𝑈 = constante
• Si el trabajo realizado sobre una partícula
se debe al menos una fuerzas no
conservativa tendremos,
𝑊𝐹𝑁𝐶
= Δ𝐸𝑀
𝑊𝐹𝑁𝐶
= 𝐾𝑓 + 𝑈𝑓 − 𝐾𝑖 + 𝑈𝑖
8/10/2022 Física I 9

10. Potencia
• Es la rapidez con la que se efectúa un
trabajo.
• La potencia media 𝑃𝑚𝑒𝑑 es la cantidad de
trabajo ∆𝑊 realizada en un tiempo ∆𝑡.
• La potencia instantánea es el límite de la
potencia media cuando ∆𝑊 tiende a cero.
• Si una fuerza 𝑭 actúa sobre una partícula
que se mueve con velocidad 𝒗,
• Unidad SI: watt (W)
1 W =
J
s
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
∆𝑊
∆𝑡
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𝑃 = lim
∆𝑡→0
∆𝑊
∆𝑡
=
𝑑𝑊
𝑑𝑡
𝑃 = 𝑭 ∙ 𝒗

11. Ejercicio
Una partícula de masa m = 5,00 kg se suelta
desde el punto A y se desliza en la pista sin
fricción, como se muestra en la figura.
Determine la rapidez de la partícula en los
puntos B y C.
Solución
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NR

12. Ejercicio
Un bloque de 10,0 kg se libera desde el
punto A. La pista es lisa, excepto para el
tramo entre los puntos B y C, que tiene
una longitud de 6,00 m. El bloque se
desplaza por la pista, golpea un resorte (k
= 2250 N/m), y lo comprime 0,300 m
antes de detenerse un instante. Determine
8/10/2022 Física I 11
el coeficiente de fricción cinética entre el bloque y la superficie rugosa entre B y C.
Solución
NR
D

13. SEARS Francis Weston, Zemansky, Mark
Waldo y otros (2018) Física universitaria.
Naucalpan de Juárez, México :
Pearson.(530 SEAR 2018)
Capítulo 6: Trabajo y Energía cinética Pág.
172 – 202.
Capítulo 7: Energía potencial y
Conservación de la energía Pág. 203 – 236.
Bibliografía

14. Muchas Gracias