TRABAJO Y ENERGA El trabajo mecnico w es

TRABAJO Y ENERGÍA El trabajo mecánico (w) es una magnitud escalar, que nos da una medida de la energía transferida a un cuerpo Las fuerzas al actuar sobre un cuerpo producen cambios en su velocidad; por lo tanto, transfieren energía F= Fuerza [N] d= Desplazamiento [m] θ= Ángulo entre la fuerza y el desplazamiento W= Trabajo (cantidad de energía transferida) Nm Joule [J]

ÁNGULO ENTRE LA FUERZA Y EL DESPLAZAMIENTO 1º CASO: La fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido θ=0° cos 0° = 1 W=Fd (1) Trabajo positivo Trabajo motor La fuerza transfiere energía al cuerpo Ejemplos: • Empujar un cuerpo en una superficie horizontal • Levantar un cuerpo verticalmente

ÁNGULO ENTRE LA FUERZA Y EL DESPLAZAMIENTO 2º CASO: La fuerza y el desplazamiento tienen sentidos opuestos θ=180° cos 180° = - 1 W=Fd (-1) Trabajo negativo Trabajo resistivo La fuerza quita energía al cuerpo Ejemplo: • La fuerza de roce • Siempre que uno frena un cuerpo para que no acelere • Al bajar un cuerpo verticalmente desde una cierta altura

ÁNGULO ENTRE LA FUERZA Y EL DESPLAZAMIENTO 3º CASO: La fuerza y el desplazamiento son perpendiculares θ=90° cos 90° = 0 W=Fd (0) Trabajo Nulo La fuerza no quita ni aporta energía al cuerpo Ejemplo: • La fuerza normal que actúa sobre un cuerpo horizontalmente • La fuerza centrípeta que actúa sobre un cuerpo que se traslada

Observaciones: • En un grafico de Fuerzas versus desplazamiento el área bajo la recta me entrega el trabajo efectuado sobre un cuerpo • Si el desplazamiento es NULO no existe trabajo, es decir, no existe transferencia de energía

PREGUNTAS 1. - a) ¿Realiza trabajo la persona al sostener el piano? b) Si se desplaza horizontalmente ¿Realiza trabajo sobre el piano? 2. - ¿La fuerza centrípeta realiza trabajo sobre el satélite?

POTENCIA MECÁNICA • Es la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado en realizar dicho trabajo • Informa la rapidez con la cual se realiza el trabajo, o la rapidez con la cual se transfiere energía • Energía tiempo transferida por unidad de W= Trabajo (J) t= tiempo (s) P= Potencia mecánica [J/S] Watt [W]

OTRAS UNIDADES • HP (Horse-Power) 1 HP = 746 W • Kilowatt-Hora (Kw-h) Otra relación útil:

EJEMPLO 1. Una masa de 2 Kg adquiere una aceleración de 3 m/s 2 producto de una fuerza que lo desplaza 50 m. Determina el trabajo realizado por esta fuerza 2. Un bloque de 2 Kg se mueve con una aceleración de 5 m/s 2 sobre una superficie cuyo coeficiente de roce es de 0, 5. Si el bloque se desplaza 4 m. Determina el trabajo neto 3. Una caja de 15 kg es subida por una grúa hasta 2 m de altura empleando para ello un tiempo de 2, 5 minutos. Determina la potencia de la grúa

ENERGÍA Capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo FORMAS DE ENERGÍA CINÉTICA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Energía asociada al movimiento Energía que posee un cuerpo en virtud de su posición respecto a un punto de referencia Forma de energía que se acumula en un resorte fuera de su posición de equilibrio

FORMAS DE ENERGÍA • Energía asociada al movimiento ENERGÍA CINÉTICA (K) • Capacidad de un cuerpo para realizar trabajo (transferir energía) en virtud de su movimiento • Magnitud escalar m= masa [Kg] v= rapidez [m/s] K= energía cinética [J] GRAFICAMENTE

OBSERVACIONES: • Cuando la masa es constante la energía cinética es proporcional al cuadrado de la rapidez • La energía cinética toma valores positivos o nulos • Cuando la masa no cambia, la energía cinética es proporcional a la masa TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA:

FORMAS DE ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA (U) • Energía que posee un cuerpo en virtud de su posición respecto a un punto de referencia • Capacidad de un cuerpo de realizar trabajo en virtud de su posición o altura • Magnitud escalar m=masa [Kg] g= aceleración de gravedad 10 m/s 2 h= altura [m] U= energía potencial gravitatoria GRÁFICAMENTE [J]

OBSERVACIONES: La energía potencial gravitatoria Puede ser positiva negativa nula

RELACIÓN ENTRE TRABAJO HECHO POR EL PESO Y LA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORÍA: • Producto de la acción de la fuerza peso, el objeto disminuye su energía potencial

FORMAS DE ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA Ue • Forma de energía que se acumula en un resorte fuera de su posición de equilibrio • Al liberar un resorte comprimido, este puede aplicar una fuerza sobre otro cuerpo transfiriéndole energía x= deformación del resorte [m] K = constante de rigidez [N/m] Ue= Energía potencial elástica [J]

EJEMPLOS

EJERCICIOS

La transferencia de energía Se mide determinando Trabajo (W) Puede ser Positivo Negativo Rapidez con la que se transfiere la energía Nulo Potencia La energía puede ser Energía cinética (K) E. Potencial gravitatoria (Ug) Se relaciona con el trabajo a través de: E. Potencial Elástica (Ue)

• El trabajo es una de las formas de transferir energia o intercambiar energia • Cuando dos cuerpos intercambian energia lo hacen en forma mecánica a traves del TRABAJO o en forma termica a traves del flujo de calor entre dos cuerpos a diferente temperatura