Este documento trata sobre la energía mecánica y el trabajo. Explica conceptos como la energía potencial, la energía cinética y cómo la suma de ambas constituye la energía mecánica de un sistema. También define el trabajo mecánico como el producto de una fuerza por un desplazamiento y cómo está relacionado con los cambios en la energía mecánica. Por último, introduce los principios de conservación de la energía mecánica y el rendimiento de las máquinas.

1. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
ENERGÍA MECÁNICA y TRABAJO
4.DBH
1

2. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
1. CONCEPTO DE ENERGÍA
• Sistema físico: parte del Universo sometido a
estudio
• Todo sistema físico tiene energía:
– Agua embalsada → electricidad
– Pila eléctrica, gas butano → luz, calor
• Energía permite producir cambios,
transformaciones en los sistemas físicos
• No es posible ningún proceso físico, químico o
biológico sin energía
4.DBH
2

3. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
1. CONCEPTO DE ENERGÍA
• Energía recibe nombres diversos según su
obtención o propiedades que manifiesta:
• Energía luminosa
• Energía estática
• Energía eléctrica
• Energía térmica
• Energía química
• Energía nuclear
4.DBH
3

4. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
1. CONCEPTO DE ENERGÍA
• Características de la energía:
– Puede ser transferida de unos sistemas a otros
– Puede ser almacenada y transportada
– Se conserva en cada transformación
– Se mide en julios en S.I.
• Transferencia de energía de dos formas posibles
– Trabajo: ejerciendo una fuerza que provoca un
desplazamiento
– Calor: por el solo hecho de tener Tª distintas
4.DBH
4

5. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
2. ENERGÍA MECÁNICA
• Energía que poseen los cuerpos debido a
– su posición: energía potencial
– o a su velocidad: energía cinética
• Energía mecánica= Energía cinética + Energía potencial
4.DBH
5

6. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
2.1. ENERGÍA POTENCIAL
• Energía potencial elástica:
– presente en un cuerpo deformado
– muelle comprimido, arco tensado
– impulsan objetos al recuperar su forma
• Energía potencial gravitatoria:
– energía de un sistema debida a u posición
respecto a centro de Tierra
– Ep= m g h
4.DBH
6

7. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
2.1. ENERGÍA POTENCIAL
4.DBH
7

8. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
2.2. ENERGÍA CINÉTICA
• Asociada a la velocidad del cuerpo
4.DBH
8

9. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
3. TRABAJO MECÁNICO
• Trabajo en física W se define como el
producto de una Fuerza (F) por el
desplazamiento que dicha fuerza produce
• Matemáticamente es un producto escalar de
dos vectores
• W= F∙ s= F Δs cos α
• Se mide en julios:
– 1 Julio= 1 Newton x 1 metro
4.DBH
9

10. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
3. TRABAJO MECÁNICO
4.DBH
10

11. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
3.TRABAJO MECÁNICO
• Un cuerpo realiza un trabajo cuando
transfiere enrgía a otro
• El trabajo transferido se invierte en variar la
energía mecánica de ese cuerpo
– Un trabajo positivo incrementa la energía
mecánica
– Un trabajo negativo la disminuye
– Un trabajo nulo no varía dicha energía
4.DBH
11

12. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
3.TRABAJO MECÁNICO
• ¿Se produce trabajo?
4.DBH
12

13. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
4.TRABAJO y ENERGÍA MECÁNICA
• Trabajo y energía mecánica:
– El trabajo realizado por la fuerza resultante que
actúa sobre un cuerpo se emplea en variar su
energía cinética
– W= ΔEc= Ecfinal – Ecinicial
• Trabajo y energía potencial:
– El trabajo que se realiza al elevar un cuerpo a
velocidad constante se emplea en variar su
energía potencia gravitatoria
– W= ΔEp= Epfinal – Epinicial
4.DBH
13

14. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
4.TRABAJO y ENERGÍA MECÁNICA
• El trabajo realizado por una fuerza cualquiera,
F, aplicada a un cuerpo es una medida de la
variación de su energía mecánica
• W= ΔEm= Δ Ec + ΔEp
4.DBH
14

15. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
5. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
4.DBH
15

16. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
5. CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA MECÁNICA
• En ausencia de rozamiento la energía mecánica se
conserva.
• Si hay rozamientos parte de la energía mecánica se
disipa caloríficamente
• Energía mecánica inicial=
Energía mecánica final + Energía disipada caloríficamente
•
http://recursos.educarex.es/escuela2.0/Ciencias/Fisica_Quimica/Laboratorios_Virtuales_de_Fisica/Conser
vacion_de_la_energia_mecanica/
4.DBH
16

17. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
6. RENDIMIENTO DE UNA MÁQUINA
• Las máquinas no transforman íntegramente en
trabajo útil la energía que se les suministra.
• Debido a los rozamientos, parte de la energía
suministrada se pierde en forma de calor.
• Energía disipada no es aprovechable
Trabajo útil < Energía suministrada


Trabaj o út il
 R ndimient o =

 e
E
nergía su minist rada 


• Rendimiento < 1 (suele expresarse en %)
4.DBH
17

18. Karmelo Ikastetxea
© Prof. Marian Sola
7. POTENCIA
• Mide la rapidez de la transferencia energética
• Trabajo por unidad de tiempo
• Se mide en vatios (W). (1 vatio = 1 Julio/1 s)
• Otra unidad 1 CV (caballo vapor)= 735 W
4.DBH
18