TRABAJO, POTENCIA Y ENERGÍA

Fredy Ortiz MurilloCod: 2012130020

Grupo. 2CN

¿QUÉ SE ENTIENDE POR TRABAJO EN FÍSICA?

Entendemos por TRABAJAR a cualquier acción que supone un

esfuerzo.

En Física, el concepto de Trabajo se aplica

exclusivamente a aquellas acciones cuyo efecto inmediato

es un movimiento.

ECUACIÓN

Cuando la fuerza tiene la dirección de movimiento:

W= F * dDonde: W= Trabajo (J)

F= Fuerza (N)d= distancia (m)

CUANDO LA FUERZA APLICADA TIENE UNA INCLINACIÓN A CON RESPECTO AL MOVIMIENTO:

TRABAJO

UNIDADESEl julio o joule (J) es la unidad del

Sistema Internacional para energía y trabajo

Se define como el trabajo realizado por la fuerza de 1

Newton en un desplazamiento de 1 metro y toma su nombre en honor

al físico James Prescott Joule.

POTENCIA

Es aquella magnitud escalar que nos indica la rapidez con la que se puede realizar un trabajo.

La potencia se aplica a cualquier proceso de transferencia energética.

Ejemplos: La potencia de una grúa para elevar una carga.

El trabajo desarrollado por el montacargas en la unidad de tiempo.

ECUACIÓN

Donde : P: Potencia

W: Trabajo

t: Tiempo

UNIDADES DE POTENCIA EN EL S.I.

Watt= vatio (W)

Unidades Comerciales

C.V. = Caballos de vapor

H.P. = Caballos de fuerza

kW = Kilowatts

Equivalencias • 1 kW = 1 000

Watts• 1 C.V. = 735

Watts = 75 kg.m/s

• 1 H.P. = 746 Watts = 550 lb.pie/s

• 1 Watt = 0,102 kg.m/

ENERGÍAEs la capacidad de un objeto de transformar el mundo que le rodea. Su unidad de medida es el Julio.

Los cuerpos por el hecho de moverse tienen la capacidad de transformar su entorno. Pensemos que al movernos, somos capaces de transportar objetos, de chocar, de romper, etc.

ENERGIA CINÉTICA

Es la energía que posee un cuerpo por el hecho de moverse y la capacidad de mover su entorno. La energía cinética de un cuerpo depende de su masa y de su velocidad según la relación:

Ec = ½ m*V2

Donde: Ec = Energía Cinética (J)

m = masa (Kg)

v = velocidad (m/s)

ENERGÍA POTENCIAL

La energía potencial gravitatoria es debida a la capacidad que tienen los objetos de caer. Tiene su origen en la existencia del campo gravitatorio terrestre. Su magnitud es directamente proporcional a la altura en la que se encuentra el objeto, respecto de un origen que colocamos a nivel de la superficie terrestre y a la masa del objeto. Su expresión matemática es:

Ep = m * g * hDonde: Ep = Energía Potencial (J)

m = masa (Kg)

h = altura (m)

ENERGÍA MECÁNICA

Es la suma de la energía cinética y potencial de un objeto. Si este objeto se encuentra en caída libre la suma de estas energías permanece constante en cualquier instante:

Em = Ec + EpDonde: Em = Energía mecánica (J)

Ec = Energía Cinética (J)

Ep = Energía Potencial (J)

CHOQUES: DEFINICIÓN

A la luz de las teorías de la física mecánica clásica encontramos los choques. Los choques no son más que un fenómeno en el que actúan las fuerzas de dos objetos que interactúan súbitamente. Como resultado, se experimenta en una trasferencia de energía que desemboca en diversos factores, dependiendo de la naturaleza del impacto y de los objetos que en este intervienen

CHOQUES ELÁSTICOS

Se denomina choque elástico a una colisión entre dos o más cuerpos en la que éstos no sufren deformaciones permanentes durante el impacto. En una colisión elástica se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, y no hay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque

COQUES PERFECTAMENTE ELÁSTICOScuando en él se conserva la energía cinética del sistema formado por las dos masas que chocan entre sí.

Para el caso particular que ambas masas sean iguales, se desplacen según la misma recta y que la masa chocada se encuentre inicialmente en reposo, la energía se transferirá por completo desde la primera a la segunda, que pasa del estado de reposo al estado que tenía la masa que la chocó.

En otros casos se dan situaciones intermedias en lo referido a las velocidades de ambas masas, aunque siempre se conserva la energía cinética del sistema. Esto es consecuencia de que el término "elástico" hace referencia a que no se consume energía en deformaciones plásticas, calor u otras formas.

½ mA.VAo2 + ½ mB.VBo

2 = ½ mA.VAf2 + ½ mB.VBf

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CHOQUES ELÁSTICOS EN UNA DIMENSIÓN

En el espacio, los choques puedes provenir de innumerables dimensiones, es por esto que se suele trabajar con casos ideales donde el choque se trabaje en una dimensión. Los choque perfectos y los generales en un plano son un ejemplo de esto

En situaciones como esta se trabaja con las condiciones en que se desarrolla la colisión, factores como es desplazamiento y la trasmisión de fuerza, pero de igual forma, las leyes de conservación de la energía y el momento lineal se conservan

mA.VAo + mB.VBo = mA.VAf + mB.VBf

CASO PARA UN CHOQUE ELÁSTICO: LA MESA DE BILLARLas bolas de billar son objetos con gran elasticidad, casi siempre son capaces de transmitir la misma cantidad de fuerza que reciben de un medio externo y no sufren deformaciones con los choques

EJEMPLO DE TRASMISIÓN DE ENERGÍA CINÉTICA EN UN MEDIO ELÁSTICO

CHOQUES INELÁSTICOS: DEFINICIÓN

Es un tipo de choque en el que la energía cinética no se conserva. Como consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden sufrir deformaciones. En el caso ideal de un choque perfectamente inelástico entre objetos macroscópicos,

Éstos permanecen unidos entre sí tras la colisión independientemente del efecto que esto tenga sobre el momento lineal. El marco de referencia del centro de masas permite presentar una definición más precisa.

CHOQUES INELÁSTICOS: GENERALIDADES

La principal característica de este tipo de choque es que existe una disipación de energía, ya que tanto el trabajo realizado durante la deformación de los cuerpos como el aumento de su energía interna se obtiene a costa de la energía cinética de los mismos antes del choque. En cualquier caso, aunque no se conserve la energía cinética, sí se conserva el momento lineal total del sistema.

CHOQUE PERFECTAMENTE INELÁSTICO EN UNA DIMENSIÓN

• En una dimensión, si llamamos v1,i y v2,i a las velocidades iniciales de las partículas de masas m1 y m2, respectivamente, entonces por la conservación del momento lineal tenemos:

• y por tanto la velocidad final vf del conjunto es:

• Para el caso general de una colisión perfectamente inelástica en dos o tres dimensiones, la fórmula anterior sigue siendo válida para cada una de las componentes del vector velocidad.

Analicemos el siguiente caso en el que dos masa diferentes e encuentran en una colisión inelástica

COQUES INELÁSTICOS: UN IMPACTO DE BALATodos sabemos el poder destructivo que tiene una munición (Bala de cualquier calibre). Sin embargo, hay que destacar que, para este caso, utilizaremos su funcionamiento destructivo para describir los sucesos físicos que ocurren cunado una de estas impacta contra su objetivo. Teniendo en cuenta situaciones netamente fíaiscas

ECUACIÓN EJEMPLO

Si M es la masa del bloque inicialmente en reposo, m la masa de la bala. Aplicamos el principio de conservación del momento lineal, a este sistema aislado, para obtener la velocidad inmediatamente después del choque vf del conjunto bala-bloque en función de la velocidad  v0 de la bala antes del choque.

mv0=(m+M)vf

A continuación, se efectúa el balance energético de la colisión. La variación de energía cinética es