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Masa, Energía, Trabajo, Potencia y Velocidad SCIE 111 Programa AHORA UMET – Aguadilla Profa. Lucille Oliver Cebollero
VELOCIDAD Es la magnitud por la que cambia de posición un  objeto en movimiento.  Esta magnitud expresa en el Sistema Internacional de Unidades su unidad es el metro por segundo:
VELOCIDAD Distancia que se mueve un objeto En un tiempo dado V= d/t
Masa La  masa  es la magnitud que cuantifica la  cantidad de materia de un cuerpo . La unidad de masa, en el  Sistema   Internacional  de  Unidades  es el  kilogramo  (kg). No debe confundirse con el peso, que es una fuerza.
TRABAJO MECÁNICO
Trabajo Mecánico Es el realizado por alguna Fuerzas. Es una  Magnitud Escalar. El  trabajo  efectuado por una fuerza aplicada durante un cierto desplazamiento se define como  el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.
POSIBILIDADES PARA EL TRABAJO MECÁNICO NULO POSITIVO NEGATIVO F y X  sentido contrario F y X  mismo sentido F y X  perpendiculares.
Unidades En el Sistema Internacional, es el  JOULE  (newton por metro). Donde 1 Joule (J) es el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton para provocar el desplazamiento de un cuerpo igual a 1 metro en la misma dirección de la fuerza.
Trabajo Resultante Cuando  varias fuerzas ejercen trabajo , hay que distinguir entre trabajo positivo y negativo. Si la Fuerza y desplazamiento son en el mismo sentido, el trabajo es positivo. Si se ejercen en sentido contrario, el trabajo es negativo. Trabajo Resultante  es la suma algebraica de los trabajos individuales que se ejercen por varias fuerzas en un mismo cuerpo.  (Es igual al trabajo de la fuerza neta).
Gráficos Trabajo Fuerza v/s desplazamiento El área es el trabajo W =  F  x  d W =  F  x  d W = 5 x 10 = 10 J La Fuerza es constante 0 d (m) Fuerza (newton) 5 W =  F x d 10
Trabajo y Energía Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que  el trabajo es energía en movimiento. El concepto de trabajo está ligado íntimamente al  concepto de energía  y ambas magnitudes se miden en la misma unidad:   Joule.
Energía Cantidad inmaterial globalmente constante en un sistema.  Durante la evolución de dicho sistema la energía toma formas diversas por el intermedio del trabajo de las fuerzas involucradas.  La energía puede materializarse en masa y la masa transformarse en energía en ciertos procesos físicos.
Energía Capacidad para realizar un trabajo. Se mide en JOULE Se suele representar por la letra  E .  Ejemplo: Cuando un arquero realiza trabajo al tender un arco, el arco adquiere la capacidad de realizar la misma cantidad de trabajo sobre la flecha
Tipos de Energía Existen muchos tipos: E. Mecánica: estado de movimiento. E. Cinética: en movimiento E. Potencial: en reposo E. Calórica E. Eléctrica E. Química E. Eólica E. Solar E. Hidráulica E. Lumínica, etc.
ENERGÍA MECÁNICA
Energía Mecánica Es la energía que se debe a la posición o al movimiento de un objeto (estado de movimiento de un objeto). Se denota:  Em Es una  magnitud Escalar. Existen 2 tipos: E. Cinética:  cuerpo en movimiento. E. Potencial:  cuerpo en reposo, energía de posición.
ENERGÍA POTENCIAL
Energía Potencial Un objeto puede almacenar energía en virtud de su posición. Es la energía que se almacena en espera de ser utilizada, porque en ese estado tiene el potencial para realizar trabajo. Se denota:  Ep Es una  magnitud Escalar. Existen 2 tipos: Ep Gravitacional:  posición en la tierra. Ep Elástica:  tiene que ver con resortes y fuerza elástica.
Energía Potencial Gravitacional Para elevar objetos contra la gravedad terrestre se requiere trabajo. Se define como:  la Energía potencial debido a que un objeto se encuentra en una posición elevada. La cantidad de ella que posee un objeto elevado es igual al trabajo realizado contra la gravedad para llevarlo a esa posición. (W = F     d)
Energía Potencial Gravitacional Si el objeto se mueve con velocidad constante, se debe ejercer una fuerza igual a su peso (fuerza neta = 0), y el peso es igual a: m    g Por lo tanto para elevarlo una altura (h), se requiere una energía potencial gravitacional igual al trabajo. Energía Potencial Gravitacional = peso x altura
Energía Potencial Gravitacional Es mayor a mayor masa y a mayor altura se encuentre. El cuerpo debe estar en reposo
Ejemplo Energía potencial Ejemplo:  Salto con garrocha En el salto con garrocha el atleta usa la garrrocha para transformar la energía cinética de su carrera en energía potencial gravitacional.  Un atleta alcanza una rapidez de 10 m/s.  ¿A qué altura puede elevar un atleta su centro de gravedad?.  No hay fuerzas aplicadas.
ENERGÍA CINÉTICA
Energía Cinética Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento. Se denota:  Ec Es una  magnitud Escalar. Es igual al trabajo requerido para llevarlo desde el reposo al movimiento o al revés. Depende de la masa del cuerpo y la rapidez que lleva.
Energía Cinética Significa que: al duplicarse la rapidez de un objeto, se cuadriplica su energía cinética. Se requiere un trabajo cuatro veces mayor para detener dicho objeto. La energía cinética es mayor, mientras mayor masa posea un cuerpo y mayor  rapidez alcance.
 
Trabajo y Energía Cinética El trabajo que realiza una fuerza neta sobre un objeto es igual al cambio de la energía cinética del objeto. Un trabajo positivo, aumenta la energía cinética del objeto  (Vf  >  Vi) Un trabajo negativo, disminuye la energía cinética del objeto  (Vf  <  Vi)
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Conservación de la Energía “ En cualquier proceso, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma en otras modalidades.  La energía total de un sistema es constante”
Transformación de Energía  Potencial a Cinética
Conservación de la Energía LA ENERGÍA TOTAL ES CONSTANTE
Ejemplo Si un cuerpo de 5 kg de masa, se encuentra a una altura de 40 metros, y se suelta. Calcula: el tiempo que se demora en llegar al suelo la energía mecánica La energía potencial y la cinética al segundo La rapidez que llevaba al segundo
POTENCIA MECÁNICA
Potencia Mecánica Es la rapidez con la que se realiza un trabajo. Se denota:  P Es una  magnitud Escalar. Esto es equivalente  a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo.
Unidades En el Sistema Internacional, es el  WATT Donde 1 Watt es la potencia gastada al realizar un trabajo de un Joule en 1 segundo.
 
Potencia Mecánica Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Si un motor de auto tiene el doble de potencia que la de otro,  No Significa que: realice el doble de trabajo que otro. Significa que: Realiza el mismo trabajo en la mitad del tiempo. Un motor potente puede incrementar le rapidez de un auto hasta cierto valor en menos tiempo que un motor menos potente.
Potencia Mecánica La potencia en términos generales, expresa la capacidad para ejecutar un trabajo en el menor tiempo posible.  Una fuente de energía, que puede mover 1 kg de peso por una distancia de 1 metro en un sólo segundo de tiempo, se considera más potente que otra capaz de desplazar el mismo peso en 2 segundos.
Gráfico Potencia Potencia v/s Tiempo El área mide la Energía mecánica Á = P    t Á =  W     t =W = E   t
Ejemplo Una central hidroeléctrica posee caídas de agua, las cuales son utilizadas para movilizar los generadores que producirán energía eléctrica. Consideremos una caída de agua de altura h = 20 metros cuyo flujo es de 3000 litros por segundo.  Supongamos g = 10 m/s 2.  ¿Cuál es la potencia máxima que podrá ser generada?
 
Referencias fain.uncoma.edu.ar/prof_tec/fyq/fisica/trabajoYenergia.ppt  www.educacionpopular.cl/preu%20materia/ciencias/ Trabajo__Potencia.ppt

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  • 1. Masa, Energía, Trabajo, Potencia y Velocidad SCIE 111 Programa AHORA UMET – Aguadilla Profa. Lucille Oliver Cebollero
  • 2. VELOCIDAD Es la magnitud por la que cambia de posición un objeto en movimiento. Esta magnitud expresa en el Sistema Internacional de Unidades su unidad es el metro por segundo:
  • 3. VELOCIDAD Distancia que se mueve un objeto En un tiempo dado V= d/t
  • 4. Masa La masa es la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo . La unidad de masa, en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). No debe confundirse con el peso, que es una fuerza.
  • 6. Trabajo Mecánico Es el realizado por alguna Fuerzas. Es una Magnitud Escalar. El trabajo efectuado por una fuerza aplicada durante un cierto desplazamiento se define como el producto escalar del vector fuerza por el vector desplazamiento.
  • 7. POSIBILIDADES PARA EL TRABAJO MECÁNICO NULO POSITIVO NEGATIVO F y X sentido contrario F y X mismo sentido F y X perpendiculares.
  • 8. Unidades En el Sistema Internacional, es el JOULE (newton por metro). Donde 1 Joule (J) es el trabajo realizado por una fuerza de 1 newton para provocar el desplazamiento de un cuerpo igual a 1 metro en la misma dirección de la fuerza.
  • 9. Trabajo Resultante Cuando varias fuerzas ejercen trabajo , hay que distinguir entre trabajo positivo y negativo. Si la Fuerza y desplazamiento son en el mismo sentido, el trabajo es positivo. Si se ejercen en sentido contrario, el trabajo es negativo. Trabajo Resultante es la suma algebraica de los trabajos individuales que se ejercen por varias fuerzas en un mismo cuerpo. (Es igual al trabajo de la fuerza neta).
  • 10. Gráficos Trabajo Fuerza v/s desplazamiento El área es el trabajo W = F x d W = F x d W = 5 x 10 = 10 J La Fuerza es constante 0 d (m) Fuerza (newton) 5 W = F x d 10
  • 11. Trabajo y Energía Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento. El concepto de trabajo está ligado íntimamente al concepto de energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad: Joule.
  • 12. Energía Cantidad inmaterial globalmente constante en un sistema. Durante la evolución de dicho sistema la energía toma formas diversas por el intermedio del trabajo de las fuerzas involucradas. La energía puede materializarse en masa y la masa transformarse en energía en ciertos procesos físicos.
  • 13. Energía Capacidad para realizar un trabajo. Se mide en JOULE Se suele representar por la letra E . Ejemplo: Cuando un arquero realiza trabajo al tender un arco, el arco adquiere la capacidad de realizar la misma cantidad de trabajo sobre la flecha
  • 14. Tipos de Energía Existen muchos tipos: E. Mecánica: estado de movimiento. E. Cinética: en movimiento E. Potencial: en reposo E. Calórica E. Eléctrica E. Química E. Eólica E. Solar E. Hidráulica E. Lumínica, etc.
  • 16. Energía Mecánica Es la energía que se debe a la posición o al movimiento de un objeto (estado de movimiento de un objeto). Se denota: Em Es una magnitud Escalar. Existen 2 tipos: E. Cinética: cuerpo en movimiento. E. Potencial: cuerpo en reposo, energía de posición.
  • 18. Energía Potencial Un objeto puede almacenar energía en virtud de su posición. Es la energía que se almacena en espera de ser utilizada, porque en ese estado tiene el potencial para realizar trabajo. Se denota: Ep Es una magnitud Escalar. Existen 2 tipos: Ep Gravitacional: posición en la tierra. Ep Elástica: tiene que ver con resortes y fuerza elástica.
  • 19. Energía Potencial Gravitacional Para elevar objetos contra la gravedad terrestre se requiere trabajo. Se define como: la Energía potencial debido a que un objeto se encuentra en una posición elevada. La cantidad de ella que posee un objeto elevado es igual al trabajo realizado contra la gravedad para llevarlo a esa posición. (W = F  d)
  • 20. Energía Potencial Gravitacional Si el objeto se mueve con velocidad constante, se debe ejercer una fuerza igual a su peso (fuerza neta = 0), y el peso es igual a: m  g Por lo tanto para elevarlo una altura (h), se requiere una energía potencial gravitacional igual al trabajo. Energía Potencial Gravitacional = peso x altura
  • 21. Energía Potencial Gravitacional Es mayor a mayor masa y a mayor altura se encuentre. El cuerpo debe estar en reposo
  • 22. Ejemplo Energía potencial Ejemplo: Salto con garrocha En el salto con garrocha el atleta usa la garrrocha para transformar la energía cinética de su carrera en energía potencial gravitacional.  Un atleta alcanza una rapidez de 10 m/s.  ¿A qué altura puede elevar un atleta su centro de gravedad?. No hay fuerzas aplicadas.
  • 24. Energía Cinética Es la energía que posee un cuerpo en virtud de su movimiento. Se denota: Ec Es una magnitud Escalar. Es igual al trabajo requerido para llevarlo desde el reposo al movimiento o al revés. Depende de la masa del cuerpo y la rapidez que lleva.
  • 25. Energía Cinética Significa que: al duplicarse la rapidez de un objeto, se cuadriplica su energía cinética. Se requiere un trabajo cuatro veces mayor para detener dicho objeto. La energía cinética es mayor, mientras mayor masa posea un cuerpo y mayor rapidez alcance.
  • 26.  
  • 27. Trabajo y Energía Cinética El trabajo que realiza una fuerza neta sobre un objeto es igual al cambio de la energía cinética del objeto. Un trabajo positivo, aumenta la energía cinética del objeto (Vf > Vi) Un trabajo negativo, disminuye la energía cinética del objeto (Vf < Vi)
  • 29. Conservación de la Energía “ En cualquier proceso, la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma en otras modalidades. La energía total de un sistema es constante”
  • 30. Transformación de Energía Potencial a Cinética
  • 31. Conservación de la Energía LA ENERGÍA TOTAL ES CONSTANTE
  • 32. Ejemplo Si un cuerpo de 5 kg de masa, se encuentra a una altura de 40 metros, y se suelta. Calcula: el tiempo que se demora en llegar al suelo la energía mecánica La energía potencial y la cinética al segundo La rapidez que llevaba al segundo
  • 34. Potencia Mecánica Es la rapidez con la que se realiza un trabajo. Se denota: P Es una magnitud Escalar. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo.
  • 35. Unidades En el Sistema Internacional, es el WATT Donde 1 Watt es la potencia gastada al realizar un trabajo de un Joule en 1 segundo.
  • 36.  
  • 37. Potencia Mecánica Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Si un motor de auto tiene el doble de potencia que la de otro, No Significa que: realice el doble de trabajo que otro. Significa que: Realiza el mismo trabajo en la mitad del tiempo. Un motor potente puede incrementar le rapidez de un auto hasta cierto valor en menos tiempo que un motor menos potente.
  • 38. Potencia Mecánica La potencia en términos generales, expresa la capacidad para ejecutar un trabajo en el menor tiempo posible. Una fuente de energía, que puede mover 1 kg de peso por una distancia de 1 metro en un sólo segundo de tiempo, se considera más potente que otra capaz de desplazar el mismo peso en 2 segundos.
  • 39. Gráfico Potencia Potencia v/s Tiempo El área mide la Energía mecánica Á = P  t Á = W  t =W = E t
  • 40. Ejemplo Una central hidroeléctrica posee caídas de agua, las cuales son utilizadas para movilizar los generadores que producirán energía eléctrica. Consideremos una caída de agua de altura h = 20 metros cuyo flujo es de 3000 litros por segundo. Supongamos g = 10 m/s 2. ¿Cuál es la potencia máxima que podrá ser generada?
  • 41.  
  • 42. Referencias fain.uncoma.edu.ar/prof_tec/fyq/fisica/trabajoYenergia.ppt www.educacionpopular.cl/preu%20materia/ciencias/ Trabajo__Potencia.ppt