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Relación ente Trabajo, Energía y Potencia
En cualquier proceso físico o químico se producen transformaciones en las cuales la energía de un sistema puede transformarse en trabajo u otro tipo de energía o bien, un trabajo hecho sobre el sistema puede transformarse en energía.
Por ejemplo en los aerogeneradores, la energía del viento hace girar las palas produciendo un trabajo. Este trabajo por medio de un generador se transformará en energía eléctrica.
• En cualquier aplicación práctica va a ser muy importante conocer la rapidez con que se puede transmitir un trabajo o una energía.
• Es decir, por mucha energía que seamos capaces de obtener de un sistema, esa transformación no será útil si la velocidad con la que la energía es aportada al sistema no es suficiente para cubrir nuestras necesidades. Para ello se define la magnitud potencia. (la rapidez con la que se realiza un trabajo)
¿Qué es el Trabajo?
En la ciencia, la palabra trabajo tiene un significado diferente al que puedes estar familiarizado.
La definición científica del trabajo es: el uso de una fuerza para mover un objeto en una distancia (cuando ambas: la fuerza y el movimiento del objeto están en la misma dirección.)
Entonces:¿Cuándo se realiza Trabajo?
¿Dónde ocurre trabajo? Ejemplos:
Un Fisicoculturista levanta 350 libras por encima de su cabeza.
Una madre lleva a su bebé de habitación en habitación.
Un padre lleva un bebé en un carro.
Una mujer lleva una bolsa de 20 kg de comestibles a su coche.
Requisitos para realizar un trabajo
1.- Debe haber una fuerza aplicada 2.-La fuerza debe ser aplicada a través de
cierta distancia (desplazamiento) 3.-La fuerza debe tener una componente a
lo largo del desplazamiento. Es decir, si la fuerza y la distancia van en la misma dirección, la fuerza hace trabajo positivo.
Si la fuerza y la distancia van en la dirección opuesta, la fuerza realiza trabajo negativo.
Fórmula para el trabajo
Trabajo = fuerza x distancia
La unidad de fuerza es el newton La unidad para la distancia es el metro La unidad de trabajo es newton-metros Un newton-metro es igual a un julio Por lo tanto, la unidad de trabajo es un
joule
T= F x D Trabajo = fuerza x
distancia
Ejercicio: Si un hombre empuja un bloque de hormigón en una distancia de 10 metros con una fuerza de 20 N, cual es la cantidad de trabajo que ha hecho?
T= F x D Trabajo = fuerza x
distanciaCalcule: Si un hombre
empuja un bloque de hormigón en una distancia de 10 metros con una fuerza de 20 N, cual es la cantidad de trabajo que ha hecho? 200 joules
(T = 20N x 10m)
Cuando no hay trabajo
Si la fuerza no está en la dirección del desplazamiento, la fuerza no realiza trabajo.
La tensión de la cuerda es hacia el centro del círculo.
La pelota se mueve a lo largo de la circunferencia del círculo.
Por lo tanto, no hay trabajo.
Usted hace un trabajo al levantar una caja, ya que recorre una distancia del piso hacia arriba y ejerce una fuerza.
Pero cuando usted lleva esa caja alzada y la traslada no hace trabajo ya que la fuerza va perpendicular a la dirección. Según la figura cuando se lleva una caja en una habitación, la fuerza sobre la caja es perpendicular a la dirección de la caja. Ningún trabajo se hace en la caja por la fuerza de sujeción hacia arriba.
Según la figura, se esta haciendo un trabajo.Explicación:Usted puede hacer el trabajo en sus músculos, pero no en la pared.
Conclusión
POTENCIA
La potencia es la velocidad a la que se realiza trabajo.
Potencia = Trabajo * / Tiempo * (fuerza x distancia)
La unidad de potencia es el Watts. ( W )
Pepe y Toño no hacen la misma cantidad de trabajo sino que aplican la misma fuerza para levantar la misma barra a la misma distancia por encima de sus cabezas.Sin embargo, Pepe es el más poderoso ya que hace el mismo trabajo en menos tiempo.
Potencia y el tiempo son inversamente proporcionales.
Para expresar la rapidez con que hacemos un trabajo, se utiliza el
concepto de potencia.
UNA MÁQUINA ES MÁS POTENTE QUE OTRA, SI ES CAPAZ DE REALIZAR EL MISMO TRABAJO EN MENOS TIEMPO.
Entonces podemos decir que:
Matemáticamente
En las unidades del SI, se utiliza el vatio o watts:
1 W = 1 J / s. En unidades inglesas, usamos caballos de
fuerza: 1 hp = 746 W
Energía
La energía se define como la medida de la capacidad de un sistema para realizar trabajo.
Utilizamos el símbolo E para representar la energía.
Energía tiene las mismas unidades que el trabajo:
Joule para SI, pies · libras en el sistema Inglés
Energía
Hay varios tipos de energía:La energía cinética es la energía asociada al movimiento de un objeto.
Energía cinética
La fórmula de la energía cinética es:
Donde: m= es la masa del objeto v= es la velocidad
Energía cinética
En el Ejemplo 3.5 calculamos el trabajo que se realiza en un coche de 1.000 kg, ya que acelera de 0 a 27m/s. Encuentre la energía cinética del vehículo cuando La energía cinética es 27m / s.
RESPUESTA:El problema nos da:
Energía
La energía potencial es la energía asociada con la posición del sistema o la orientación.
ENERGÍA POTENCIAL:
La energía potencial implica que debe haber un potencial para realizar un trabajo. El trabajo puede ser realizado por el cuerpo
después de haber caído a una altura ( h ),por lo tanto el cuerpo tiene una energía potencial igual al trabajo externo necesario para elevarlo. A partir de estos datos se puede calcular la energía potencial
PE= mxgxhm= masag= gravedadh= altura
¿ Un auto se eleva en una plataforma ,para reparaciones en una estación de servicio aumentara la energía potencial en relación al suelo?Sí.No.A veces.No hay suficiente información.
RESPUESTA: Si, el auto es dos veces más pesado, el aumento de la energía potencial sería el doble.
Energía Potencial gravitacional
La energía potencial gravitatoria es igual al trabajo realizado por la gravedad.Esta energía depende del peso del objeto y de la altura.
Epg= peso x altura.Si tiene que levantar un objeto, se debe aplicar una fuerza al menos igual al peso del objeto.
Energía potencial elástica
