Este documento trata sobre energía mecánica. Explica conceptos como trabajo mecánico, energía cinética, energía potencial y conservación de la energía. También define unidades como el joule y discute sobre potencia, fuerzas conservativas y degradación de la energía. Incluye ejemplos y ejercicios para ilustrar estos conceptos.
Definiicion+ Ejemplos sobre temas referentes a :
ENERGIA.
TRABAJO.
POTENCIA.
(Favor dar Clic a los hipervinculos citados en la 1era pagina, los llevara automáticamente a los conceptos, ejemplos, formulas y demás, de cada uno)
Definiicion+ Ejemplos sobre temas referentes a :
ENERGIA.
TRABAJO.
POTENCIA.
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En el lenguaje ordinario, trabajo y energía tienen un significado distinto al que tienen en física.
Por ejemplo una persona sostiene una maleta; lo que estamos realizando es un esfuerzo (esfuerzo muscular, que produce un cansancio), que es distinto del concepto de trabajo.
Trabajo: decimos que realizamos un trabajo cuando la fuerza que aplicamos produce un desplazamiento en la dirección de esta
Es decir mientras la maleta está suspendida de la mano (inmóvil) no estamos realizando ningún trabajo.
Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como por ejemplo un trabajo.
Por ejemplo, cuando uno está cansado, decimos que ha perdido energía, y cuando esta descansado y fuerte, decimos que está lleno de energía.
Si un coche se queda sin combustible, posiblemente pienses que carece de energía, que no es del todo cierto, ya que puede rodar cuesta abajo.
En el lenguaje ordinario, trabajo y energía tienen un significado distinto al que tienen en física.
Por ejemplo una persona sostiene una maleta; lo que estamos realizando es un esfuerzo (esfuerzo muscular, que produce un cansancio), que es distinto del concepto de trabajo.
Trabajo: decimos que realizamos un trabajo cuando la fuerza que aplicamos produce un desplazamiento en la dirección de esta
Es decir mientras la maleta está suspendida de la mano (inmóvil) no estamos realizando ningún trabajo.
Energía: Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como por ejemplo un trabajo.
Por ejemplo, cuando uno está cansado, decimos que ha perdido energía, y cuando esta descansado y fuerte, decimos que está lleno de energía.
Si un coche se queda sin combustible, posiblemente pienses que carece de energía, que no es del todo cierto, ya que puede rodar cuesta abajo.
Instrucciones del procedimiento para la oferta y la gestión conjunta del proceso de admisión a los centros públicos de primer ciclo de educación infantil de Pamplona para el curso 2024-2025.
3. Trabajo mecánico y energía
El trabajo mecánico se relaciona con la fuerza
que se aplica sobre un cuerpo y la distancia
que se desplaza el cuerpo. Puede haber
trabajo positivo, negativo o nulo.
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4. Definición de trabajo
En nuestra sociedad la palabra trabajo, esta
comúnmente relacionada con actividades de
producción económica. Este es el concepto
que aprendemos desde pequeños. En física
hablaremos, en cambio, de trabajo mecánico
(w), el que tiene una definición precisa
desarrollada a continuación.
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5. Una fuerza desarrolla trabajo mecánico,
cuando al aplicarse sobre un objeto, este
experimenta un desplazamiento en dirección
de aquella fuerza.
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Definición de trabajo
F
6. El trabajo efectuado por una fuerza
aplicada durante un cierto
desplazamiento se define como el
producto escalar del vector fuerza
por el vector desplazamiento.
Por lo tanto diremos que el trabajo
es una magnitud escalar.
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Definición de trabajo
T W F d
7. Unidad de medida de trabajo
En el sistema internacional, el trabajo se mide
en Joule (J).
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1Joule Newton 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.
8. Trabajo positivo
Si la fuerza actúa en la misma dirección y
sentido que el desplazamiento, el trabajo
tiene un valor positivo.
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9. Trabajo negativo
Si la fuerza actúa en la misma dirección pero
en sentido opuesto al desplazamiento, el
trabajo tiene un valor negativo.
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10. Trabajo nulo
Si la fuerza actúa en dirección perpendicular al
desplazamiento, el trabajo realizado por esa
fuerza es nulo.
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12. Trabajo según un determinado
ángulo
¿pero que pasa si el ángulo entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento no es 0°, 90° y
180°?
En este caso el trabajo realizado sería:
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d
F
W
30
cos
13. Ejemplo 1
Calcular el trabajo necesario para desplazar un
cuerpo 3 metros de su posición inicial con una
fuerza de 10 N.
Respuesta:
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Joules
W
m
N
W
d
F
W
30
3
10
14. Calcular el trabajo necesario para mover un
cuerpo de masa 20 kg, con una aceleración de
0,5 m/s². una distancia de 5 metros.
Respuesta:
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Ejemplo 2
)
(
50
5
10
10
/
5
,
0
20 2
J
W
m
N
W
N
F
s
m
kg
F
a
m
F
d
F
W
15. Ejemplo 3
¿Que trabajo realiza una alumna que necesita
levantar una mochila de 5 kg. A una altura de
1,6 metros?.
Respuesta:
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N
F
s
m
kg
F
g
m
F
d
F
W
49
/
8
,
9
5 2
)
(
4
,
78
6
,
1
49
J
W
m
N
W
d
F
W
16. Método gráfico para calcular el
trabajo
Se puede obtener calculando el área bajo la
curva en un grafico de fuerza en función del
desplazamiento.
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W
F(N)
∆x(m)
F0
∆x0
17. profeclaupf@gmail.com 17
Ejemplos
12.En cada uno de los siguientes gráficos,
calcular el trabajo realizado:
F(N)
∆x(m)
4
2
0 0,5 1,0
F(N)
∆x(m)
10
5
0 0,1 0,2 0,3
W=4 Joules W=1,5 Joules
19. Energía
Energía es la capacidad para realizar un
trabajo.
Se mide en Joule
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1Joule Newton 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.
20. Energía cinética
Un cuerpo que se desplaza con una velocidad,
lleva consigo una cierta energía denominada
cinética, esta es proporcional a la masa y al
cuadrado de la velocidad.
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2
C v
•
m
•
2
1
=
E
21. • La energía cinética siempre es positiva o nula.
• Es directamente proporcional con la velocidad
al cuadrado.
• La gráfica de energía cinética en función de la
rapidez es una parábola.
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Energía cinética
22. Principio de la energía cinética y el
trabajo
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23. Energía potencial
Energía potencial gravitatoria es la que tiene
cualquier objeto ubicado a cierta altura por
efecto de la atracción terrestre.
Donde:
m= masa
g= aceleración de gravedad
h=altura
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h
•
g
•
m
=
Ep
24. La energía potencial gravitacional es
directamente proporcional con la altura h, luego
gráficamente, la energía potencial en función de
la altura corresponde a una recta que pasa por
el origen.
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Energía potencial
25. Relación entre la energía potencial y el
trabajo hecho por la fuerza peso
La figura nos permite analizar el trabajo
realizado por la fuerza peso para trasladar el
cuerpo desde la posición 1 hasta la posición 2.
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27. Energía potencial elástica
La energía potencial elástica es la energía que
tiene un cuerpo que sufre una deformación. Su
valor depende de la constante de elasticidad del
cuerpo (k) y de lo que se ha deformado (x).
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2
1
2
E
E k x
28. Energía mecánica
A la suma de las energías potencial y cinética
llamaremos energía mecánica, esta se
mantiene constante cuando actúan fuerzas
conservativas.
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p
c E
+
E
=
E
mgh
+
mv
2
1
=
E 2
30. Fuerzas conservativas y disipativas
La energía mecánica de un cuerpo es la suma
de su energía cinética y potencial, estas
pueden ir variando si el cuerpo está en
movimiento.
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31. Conservación de la energía
El Principio de conservación de la energía
indica que la energía no se crea ni se
destruye; sólo se transforma de unas formas
en otras. En estas transformaciones, la energía
total permanece constante; es decir, la energía
total es la misma antes y después de cada
transformación.
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32. En un sistema, en el cual la energía mecánica se
conserva, el comportamiento de la energía
potencial (EP) versus la energía cinética (EC) es
el siguiente:
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Conservación de la energía
33. En el caso de la energía mecánica se puede
concluir que, en ausencia de rozamientos y sin
intervención de ningún trabajo externo, la
suma de las energías cinética y potencial
permanece constante. Este fenómeno se
conoce con el nombre de Principio de
conservación de la energía mecánica.
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Principio de conservación de la
energía mecánica
34. profeclaupf@gmail.com 34
Supongamos que la pelota está a 10
metros de altura (en reposo).
En ese instante
EM=Ep, ya que Ec=0
10 m
Si soltamos la pelota, disminuye la
energía potencial (ya que está
perdiendo altura), pero aumenta la
energía cinética (ya que va en
aumento su velocidad).
Cuando la pelota toca el suelo, justo
en ese instante:
EM=Ec, ya que Ep=0
35. Degradación de la energía.
Rendimiento
Unas formas de energía pueden transformarse
en otras. En estas transformaciones la energía se
degrada, pierde calidad. En toda
transformación, parte de la energía se convierte
en calor o energía térmica.
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36. Cualquier tipo de energía puede transformarse
íntegramente en calor; pero, éste no puede
transformarse íntegramente en otro tipo de
energía. Se dice, entonces, que el calor es una
forma degradada de energia.
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Degradación de la energía.
Rendimiento
38. En cualquier proceso en el que se produce una
transferencia de energía, nunca se produce al
100 %. Parte de la energía aplicada se “pierde”
debido al rozamiento, a choques, a vibraciones,
…
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39. El rendimiento nos mide la energía útil de un
proceso respecto a la energía empleada. Se
expresa en % y siempre es menor al 100 %,
además no tiene unidades.
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40. EJERCICIOS
Una persona sube el volcán mas alto del mundo
(Ojos del salado, Chile) de 6.891 metros de altura,
¿cuál será su energía potencial si pesa 750 N?
Desarrollo
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Datos:
P = 750 N
h = 6.891 m
Se considera g = 10 m/s ²
Ep = m.g.h
Ep = P.h
Ep = 750 N · 6.891 m
Ep = 5.168.650 J
41. Observa la figura y considera el roce cinético
(μc=0,7). (el perro no se quiere bañar)
La persona necesita mover a un perro de 15 kg
una distancia de 5 metros.
Calcular el trabajo realizado para mover al
perro profeclaupf@gmail.com 41
EJERCICIOS
43. Solución
Podemos calcular el trabajo realizado, considerando que el
ángulo es de 30°.
W=F·cosα·d
W= 105 N·cos30°·5 m
W= 105·0,86·5
W= 451,5 Joules
Pero, la fuerza de roce y el desplazamiento tienen la misma
dirección y distinto sentido, por lo tanto el trabajo será
negativo.
W= - 451,5 Joules
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44. Observa el movimiento del péndulo simple y
analiza en que punto la energía cinética es
máxima y mínima, lo mismo con la energía
potencial.
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EJERCICIOS
45. Ejercicio
Calcular la energía potencial elástica de un
resorte que se ha estirado 0,25 metros desde su
posición inicial. La constante elástica del resorte
es de 50 N/m.
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46. Ejercicios
El motor de una lavadora tiene una potencia
teórica de 1500 W. Si su rendimiento es del 70
%.
a) ¿Cuál es su potencia real?
b) ¿Qué trabajo habrá realizado si ha estado en
funcionamiento durante 30 min?
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