Trabajo y Energía

Trabajo• Mecánicamente el trabajo comprende la fuerza y

desplazamiento, y usamos este trabajo para describir cuantitativamente lo que se obtiene cuando una fuerza mueve un objeto a lo largo de una distancia; en el caso más sencillo de una fuerza constante.

• El trabajo realizado por una fuerza constante al mover un objeto es igual al producto de las magnitudes del desplazamiento y los componentes de la fuerza paralela al desplazamiento. Si no hay movimiento no se realiza trabajo.

Recurso: http://www.youtube.com/watch?v=VghMFdP903U

Trabajo Para una fuerza constante F que actúa en la

misma dirección que el desplazamiento d el trabajo W es:

W = Fx x

Trabajo• Si la fuerza está en un ángulo respecto al desplazamiento

entonces: W = F xcos

Es el ángulo entre la fuerza y los vectores de desplazamiento.

Si la fuerza actúa en la dirección opuesta al desplazamiento, por ejemplo una fuerza de frenado que tiende a reducir la velocidad o desacelerar un objeto, = 180° que es igual a –1, entonces el trabajo es negativo.

T = - F x T = Fdcos 180°

Trabajo• El trabajo es una magnitud escalar, cuyas

unidades son: Joule= Nm

Un Joul es el trabajo realizado por una fuerza de 1 N cuando el objeto se desplaza 1 m en la dirección de la fuerza.

• Pie-lbf• Ergio= Dina. cm• 1 erg = 10-7 J 1 lb-pie = 1.355 J

Trabajo y el área bajo la curva

Al graficar la fuerza (eje y) y desplazamiento (eje x) se puede calcular el trabajo realizado al determinar el área bajo la curva. Generalmente este método se utiliza cuando la fuerza aplicada es variable.

F (N)

d (m)

F (N)

d (m)

Energía CinéticaEl trabajo es algo que se realiza sobre los objetos, mientras que la

energía es algo que los objetos tienen.

Energía cinética es la energía del movimiento, matemáticamente se define como la mitad del producto de la masa por el cuadrado de la velocidad (instantánea) de un objeto en movimiento.

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Recurso: http://www.youtube.com/watch?v=P8JnJGQdT7w&feature=related

ENERGÍA CINÉTICA

• La fuerza aplicada a un cuerpo produce trabajo sobre la masa , además la fuerza causa que el objeto se acelere, por lo tanto :

a=

• Entonces ¿Cuál es la fórmula que relaciona trabajo con energía?

• Mientras que el cambio en la energía cinética describe el cambio en una propiedad de un objeto, el término Fd, describe algo que hace el objeto

xvov

2

22

ENERGÍA CINÉTICA

• A esa fórmula se le llama teorema de trabajo y energía:

Enuncia: El trabajo neto realizado sobre un cuerpo por una fuerza externa es igual al cambio de la energía cinética del cuerpo.

• La energía cinética tiene las mismas unidades que el trabajo, por lo tanto el trabajo es una medida de la transferencia de energía.

Teorema trabajo-energía

• Conclusión: Cuando un objeto está en movimiento posee energía cinética y tiene la capacidad de trabajar.

El trabajo es la transferencia de energía por medio de fuerzas. El trabajo realizado en un sistema es igual al cambio de energía del sistema.

ENERGÍA POTENCIAL• La energía potencial a

menudo se le llama energía de posición, por ejemplo:

Un resorte comprimido, un arco tensado, el agua detenida por una presa, una pelota que se mantiene en alto.

Por lo tanto el potencial para hacer trabajo deriva de la posición o configuración de los cuerpos.

Se puede considerar que la energía potencial es un trabajo almacenado.

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL

• Energía potencial gravitacional:

Se refiere a la altura de un objeto sobre un punto de referencia,

• El trabajo realizado al levantar un objeto es igual al cambio en su energía potencial gravitacional.

Ugrav= mgY

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL

Cuando un objeto se eleva, su desplazamiento es hacia arriba, pero la gravedad es descendente, de manera que el trabajo hecho es _________.

Cuando el objeto viaja de regreso hacia abajo, la gravedad y el desplazamiento van en el mismo sentido por lo que el trabajo es ________.

ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

La energía potencial elástica está almacenada en la cuerda del arco. Antes de soltar la cuerda la energía es potencial, a medida que la cuerda se suelta, la energía se transfiere a la flecha como energía cinética.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

• Ley de la conservación de la energía total: La energía total de un sistema aislado siempre se conserva.

• Un sistema es una situación física con límites reales o imaginarios, ejemplo un salón de clases, un metro cúbico arbitrario de aire.

• Dentro de un sistema la energía puede convertirse de una forma a otra, pero la energía total es constante, sólo se transforma.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Energía mecánica Em = K + Ugrav

Conservación de la energía mecánica:Kantes + Ugrav = Kdespués + Ugravdespués

Pérdida de la energía mecánica:

Las cimas de una montaña rusa se harán cada vez menos altas ¿Por qué sucede esto?

POTENCIAEs la rapidez con que se

realiza un trabajo.

La unidad de medida es el vatio (W) que se define como un julio de energía que se transfiere en un segundo.

Generalmente la potencia se mide en KW

t

WP

t

WP

http://www.youtube.com/watch?v=w2xw3a0cdhE

Imágenes tomadas, para fines educativos, de:

http://images.google.com.mx/images?hl=es&q=trabajo:+fisico&um=1&ie=UTF-8&ei=KbPLSvOrC5PItgfCqJ3rAQ&sa=X&oi=image_result_group&ct=title&resnum=12

Maestra: Lucía Ortínez