Trabajo y Energa
Trabajo y EnergaEnerga Mecnica
Energa MecnicaLaenerga mecnicase puede definir como la forma de
energa que se puede convertir completamente en trabajo mecnico de
modo directo mediante un dispositivo mecnico como una turbina
ideal. Las formas familiares de energa mecnica son la cintica y la
potencial.
Clases:CinticaPotencialElstica
Energa cintica
Energa potencial
b)Energa potencial elsticaUna situacin similar se presenta
cuando cambiamos la posicin de un cuerpo unido al extremo de un
resorte, aunque en este caso la fuerza aplicada no es constante,
sino que su magnitud se rige por la ley de Hooke (F= -kx). Para
determinar el trabajo total realizado sobre el cuerpo ser necesario
integrar la magnitud de la fuerza entre las dos posiciones en
consideracin.
Principio de la conservacin de la energaEl principio de
conservacin de la energa mecnica establece que en un sistema
aislado, donde solamente existen fuerzas conservativas, la energa
mecnica total se mantiene constante, es decir:
E = K + U = 0
En la figura vemos un bloque de masa m sobre un plano inclinado,
sin friccin, a una altura h de la horizontal. Asumimos que la lnea
de referencia es la horizontal y, por lo tanto, la energa potencial
es cero en ese nivel. En la posicin inicial, el bloque est en
reposo, por lo que su energa cintica en ese punto es cero, Ko = 0.
Aqu la energa potencial es U = mgh. Esto significa que la energa
mecnica inicial Eo, es Eo = Ko + Uo = 0 + mgh = mgh = Uo. En la
posicin final, la energa potencial del bloque es cero, porque ahora
se encuentra al nivel de referencia. Entonces, su energa mecnica,
en esta ltima posicin, es puramente cintica, o sea, E = K + U = mv2
+ 0 = K. En cualquier punto intermedio entre la posicin inicial y
la final, el bloque posee ambas energas, sin embargo, si asumimos
que no hay friccin, la energa mecnica total en todo el trayecto es
constante, o mgh = mv2. Esto es lo que establece el principio de
conservacin de la energa mecnica
Fuerzas conservativas
Si el trabajo que realizan al mover una partcula desde A a B es
independiente de la trayectoria que recorre la partcula al ir de A
a B. No importa si para desplazarse de A a B el objeto cae en cada
libre, baja por un plano inclinado o lo hace a travs de un rulo, si
sobre el cuerpo actan solo fuerzas conservativas el trabajo
realizado ser el mismo. As pues resulta que si la partcula se mueve
a lo largo de una trayectoria cerrada el trabajo realizado por una
fuerza conservativa es cero. E= 0 E: Variacin de la energa .Trabajo
de fuerzas conservativas:E= K+ U
ABEl trabajo realizado por una fuerza conservativa siempre tiene
estas propiedades:Puede expresarse como la diferencia entre los
valores inicial y final de una funcin de energa potencial.Es
reversible.Es independiente de la trayectoria del cuerpo y depende
slo de los puntos inicial y final.Si los puntos iniciales y final
son el mismo, el trabajo total es cero.Si las nicas fuerzas que
efectan trabajo son conservativas, la energa mecnica total E = K +
U es constante.
Fuerzas no conservativas Las fuerzas cuyo trabajo depende del
camino recorrido, se denominan fuerzas disipativas.En realidad , si
se hace desplazar un cuerpo sobre una superficie, llevndolo de un
punto A a otro B, el trabajo efectuado por la friccin tendr valores
distinto, de acuerdo con el camino seguido. E 0 E= HOL: Trabajo
realizado por una fuerza. E: Variacin de la energa mecnica.HO:
Trabajo de la fuerza de rozamiento.Trabajo de fuerzas no
conservativas:L = E+ HOL = K+ U+ HOSiendo: HO= Fr.d
