Trabajo y energa mecnica El trabajo y la

Trabajo y energía mecánica.

El trabajo y la energía 1. - Trabajo mecánico y su relación con la potencia mecánica. 2. - Diferentes formas de energía y la importancia de la conservación de la misma 3. -La relación entre el impulso y la cantidad de movimiento

Energía eólica en chile • Disponer de más y mejores formas de • producir energía es una condición necesaria • para avanzar hacia una mejor calidad de vida • en el país. • El desafío es encontrar la forma de • producción de energía confiable , sustentable y • que diversifiquen la matriz energética.

Chile • Desde el 2006 producción de energía eólica. ( complejo de Canela I y II , situados en la provincia de Choapa , región de Coquimbo) • Se espera que para el año 2025 el 45% de la energía que se genere en Chile provenga de fuentes renovables, como el viento o el Sol. • Energía nuclear ( aceleradores de partículas, • ciclotrón ) • El CCHEN , producción de flúor.

¿De qué manera piensas que se relaciona la velocidad con la energía? Movimiento en un plano inclinado Para observar cómo varía la velocidad de un cuerpo, se hace rodar una pelota por una superficie inclinada, tal como se representa en la imagen de la derecha. Ella observa, además, que a medida que disminuye su altura en la rampa, aumenta la rapidez con la que se mueve ¿Qué formas de energía piensas que están involucradas en la experiencia realizada?

El trabajo y la potencia mecánica. Es habitual asociar la noción de “trabajo” con alguna forma de esfuerzo, ya sea físico o mental. Sin embargo, desde el punto de vista de la física, no todo aquello que nos demanda un esfuerzo corresponde a un trabajo. ¿Por qué es importante conocer el sentido que estos conceptos tienen para la ciencia?

¿Qué es el trabajo mecánico? Seguramente, en los temas anteriores pudiste identificar aquellas fuerzas que afectaron el movimiento de los objetos. Para que una fuerza realice un trabajo sobre un cuerpo, esta debe incidir en su desplazamiento. En otras palabras, una fuerza efectúa un trabajo mecánico cuando es capaz de desplazar el cuerpo sobre el cual está actuando. Pero ¿qué es el trabajo mecánico? El trabajo mecánico es una forma de transferir energía de un sistema a otro, por lo tanto, si queremos aumentar o disminuir la energía de un sistema, debemos efectuar un trabajo sobre él.

¿En que situaciones se realiza trabajo mecánico? No todas las fuerzas realizan un trabajo mecánico. Por ejemplo, el peso de una caja que se encuentra inmóvil sobre el suelo no efectúa un trabajo, dado que no produce ninguna modificación en la posición de la caja ni afecta su desplazamiento. En particular, una fuerza (o una de sus componentes) realiza un trabajo sobre un cuerpo cuando actúa en la misma dirección de su desplazamiento.

Al levantar verticalmente una caja, tanto la fuerza aplicada como el peso realizan un trabajo mecánico sobre ésta. Al deslizar una caja sobre una superficie horizontal, tanto la fuerza aplicada como el roce efectúan un trabajo. Sin embargo, en esta situación, el peso de la caja no realiza un trabajo.

• Empujar un muro, la fuerza aplicada no produce ningún efecto sobre la posición de este, por lo tanto, no realiza un trabajo.

¿Cómo se determina el trabajo? • En la imagen, la joven ejerce una fuerza constante de magnitud F sobre la caja, producto de lo cual logra un desplazamiento cuya magnitud es ∆x.

• Cuando la fuerza actúa en la misma dirección que el desplazamiento (tal como se representa en la imagen anterior), el trabajo se puede expresar matemáticamente como: • W = F · ∆x • Dado que la fuerza se mide en newton (N) y el desplazamiento en metros (m), el trabajo se mide en N·m. Este producto de unidades es equivalente al joule (J), que corresponde a la unidad de energía del Sistema Internacional. • Si bien el trabajo se obtiene como el producto de dos magnitudes vectoriales, como lo son la fuerza y el desplazamiento, este no es una magnitud vectorial. El trabajo corresponde a una magnitud escalar, ya que se define

El signo del trabajo mecánico • Posiblemente, intuyes que el trabajo varía cuando cambia la dirección de aplicación de una fuerza. Dependiendo del ángulo que forman los vectores fuerza y desplazamiento, el trabajo mecánico puede ser negativo, positivo o nulo. A continuación, analizaremos en qué situaciones el trabajo posee las características señaladas.

Trabajo positivo. • Una fuerza realiza trabajo positivo cuando favorece el movimiento de un cuerpo. Para que esto ocurra, el ángulo (α) entre los vectores fuerza y desplazamiento debe estar en el siguiente intervalo: 0°≤ α � 90°. Es importante señalar que el trabajo realizado por una fuerza es máximo cuando α = 0°

Trabajo mecánico nulo • Para que el trabajo de una fuerza que actúa sobre un cuerpo sea nulo, la fuerza debe ser perpendicular al desplazamiento, es decir, el ángulo entre el vector fuerza y el vector desplazamiento tiene • que ser igual a 90° • Al empujar una caja sobre una superficie • horizontal, la normal y el peso no realizan • trabajo, ya que son perpendiculares al • desplazamiento

Trabajo negativo. • Una fuerza realiza trabajo negativo cuando se opone el movimiento de un cuerpo. Para que esto ocurra, el ángulo (α) entre los vectores fuerza y desplazamiento debe estar en el siguiente intervalo: 90°≤ α ≤ 180°. Es importante señalar que el trabajo realizado por una fuerza es máximo cuando α = 0° • Al arrastrar una caja sobre una • superficie horizontal, • la fuerza de roce efectúa un trabajo • negativo, ya que se opone a su • movimiento.

Interpretación gráfica del trabajo mecánico › • Para representar gráficamente el trabajo en un plano cartesiano, se sitúa en el eje de las abscisas (eje horizontal) la posición, y en el eje de las ordenadas (eje vertical) la fuerza. Según las características de esta última, distinguiremos la representación gráfica de fuerzas constantes y la de fuerzas variables.

Si la fuerza es variable. La relación matemática habrá que establecerla de otro modo, pero el concepto no se altera.

• • Problema de aplicación. Cuando el Bayron analiza cómo varía el módulo de la fuerza que actúa en el extremo de un resorte, en función de la elongación del mismo, obtiene el gráfico de la derecha. A partir de él, responde: a. ¿Qué tipo de fuerza actúa en la situación descrita? b. ¿Cómo calcularías el trabajo realizado por esta fuerza? c. ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza cuando el resorte se estira desde x = 0 a x = 10 cm?

Problema de aplicación. . • El Yeison desplaza 2, 5 m una caja de 40 kg de masa sobre una superficie horizontal. Para ello, le aplica una fuerza paralela a • la superficie, cuyo módulo es de 220 N. • Considerando que el coeficiente de • Roce cinético es μc = 0, 18, • ¿cuál es el trabajo resultante sobre • la caja?

Aplicación. • Carla ejerce una fuerza de módulo igual a 250 N sobre un refrigerador, logrando desplazarlo 12 m en una superficie horizontal. Si se desprecia el roce, • ¿Cuál es el trabajo realizado por la fuerza, si esta fue ejercida en la misma dirección y sentido que el movimiento del refrigerador?

Aplicación. • En una competencia, un deportista levanta verticalmente un peso de 140 kg de masa, desde el suelo hasta una altura de 2, 4 m. Respecto a esta situación, responde: • • a. ¿Cuál es el trabajo que efectúa para levantar el peso? • b. ¿Realiza trabajo el deportista cuando sostiene el peso a 2, 4 m de altura? Explica

• El John Jairo arrastra una caja de 50 kg por una superficie horizontal desplazándola 2 m, el coeficiente de roce es igual a 0, 15, (ver muestra imagen). • a. Si la fuerza aplicada por Jhon Jairo tiene • Un módulo de 150 N, ¿Cuál es el trabajo • resultante sobre la caja? • b. Si Jhon Jairo aumenta el módulo de la • Fuerza aplicada a 240 N, ¿Qué sucede con • el valor del trabajo? Determínalo

Problema • En la figura , se supone que el objeto se jala con una fuerza F=75 N , en la dirección 28º sobre la horizontal ¿Cuánto trabajo desarrolla la fuerza al tirar del objeto 8 m?

• Problema

Problema • Cuando trabajo se realizó sobre un objeto por la fuerza que soporta éste cuando se desplaza hacia abajo una distancia vertical H • ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza gravitacional sobre dicho objeto en el mismo proceso?

Problema •

Problema • Un bloque de 500 gr se desliza sobre la superficie de una mesa con una velocidad de 20 cm/s. Se mueve una distancia de 70 cm y queda en reposo . Determine la fuerza de fricción promedio que retarda su movimiento.

En la figura , suponga que el objeto se jala con una fuerza de 75 N en la dirección 28º respecto a la horizontal. ¿Cuánto trabajo desarrolla la fuerza al tirar del objeto 8, 0 metros? ( 0, 53 J)

¿Cuánto trabajo se realiza contra la gravedad al levantar un objeto de 3, 0 kg a través de una vertical de 40 cm?

• Una escalera de 30 metros de largo que pesa 200 N, tiene su centro de gravedad a 120 centímetros del nivel del piso. En su parte mas alta tiene un peso de 50 N. Calcule el trabajo necesario para levantar la escalera desde la posición horizontal , sobre el piso , a una vertical.

• Como se muestra en la figura , una cuenta se desliza sobre un alambre. Si la fuerza de fricción es despreciable y en el punto A la cuenta tiene una rapidez de 200 cm/s. Determine: • La rapidez de la bolita en el punto B. • La rapidez de la bolita en el punto C.

• Nontoya.