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ENERGÍA – TRABAJO POTENCIA
Ficha de Cátedra
Prof. Lic. Pablo Andrés Manzano
ENERGÍA
Es la capacidad de un objeto para
realizar trabajo como por
ejemplo, moverse, empujar un
objeto, etc.
ENERGÍA MECÁNICA
Es la energía asociada al estado
de reposo o movimiento de los
cuerpos por la acción de fuerzas.
ENERGÍA MECÁNICA
Es la suma de 3 tipos de energía:
•
•
•
Cinética
Potencial Gravitatoria
Potencial Elástica
Em = Ec + Epg + Epe
ENERGÍA CINÉTICA
Un objeto tiene energía cinética
cuando se está moviendo, es
decir cuando su velocidad es
distinta de cero.
Ec = ½ m . v2
m: masa del automóvil – v: su velocidad
ENERGÍA POTENCIAL
GRAVITATORIA
Un objeto tiene energía potencial
gravitatoria cuando está fuera
del piso, es decir cuando su
altura es distinta de cero.
Epg = m . g . h
m: masa - g: aceleración gravitatoria – h: altura
h
ENERGÍA POTENCIAL
ELÁSTICA
Un objeto tiene energía potencial
elástica cuando está
comprimiendo o estirando
resorte.
x
Epe = ½ . k . x2
K: constante elástica del resorte – x : compresión
UNIDADES DE ENERGÍA
MECÁNICA
La unidad de energía mecánica
es el Joule (J):
1 Joule = N . m = Kg . m2 / seg2
UNIDADES DE ENERGÍA
MECÁNICA
Ec: ½ m . v2 = Kg. (m/seg)2 = kg.m2/s2 = J
Epg = m.g.h = Kg . m/s2 . m = Kg.m2/s2 = J
Epe = ½ k.x2 = N/m . m2 = N.m = J
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA
ENERGÍA MECÁNICA
La energía mecánica de un sistema aislado
se conserva.
Esto significa que si no existen fuerzas
externas que transformen la energía del
sistema en calor, como por ejemplo las
fuerzas de rozamiento, entonces la energía
mecánica inicial y final son iguales.
Inicialmente el resorte tiene energía
potencial elástica. Al soltarlo, esta
energía es transferida a la esfera la cual
se pone en movimiento y asciende
Energía Potencial Elástica
En este punto, la energía de la esfera es
cinética porque está subiendo y
potencial gravitatoria porque está a una
altura h respecto del piso
Energía Potencial gravitatoria + Energía Cinética
h
Energía Potencial gravitatoria
En este punto, la energía de la
esfera es solo potencial
gravitatoria porque está en la
altura máxima y allí se detuvo.
h
Veamos otro ejemplo:
Energía Cinética y Gravitatoria
Energía Cinética
Veamos otro ejemplo:
Supongamos que la masa de la esfera es 3 kg
Energía Mecánica Inicial: Energía Gravitatoria
Emi = Epg = m.g.h = 3 kg. 10 m/s2 . 5 m = 150 J
No hubo rozamiento => no perdió energía
5m
Energía Mecánica Final: Energía Cinética = 150 J
150 J = Ec = ½ 3 kg . v2 => v = 10 m/seg.
TRABAJO MECÁNICO
Una fuerza F realiza trabajo mecánico
cuando al actuar sobre un objeto
hace que éste se desplace una
distancia d
Dirección del desplazamiento
a
Dirección de la Fuerza F
L = F . d . Cos a
TRABAJO MECÁNICO
d
Aquí la Fuerza F producirá el desplazamiento del carrito una
distancia d
El Trabajo Mecánico es F x d x cos a
(en este caso a es 0 pues F y d son paralelas)
TRABAJO MECÁNICO
50 N
d
4m
Supongamos que F es 50 N y que el carrito se desplazó 4 m:
Entonces,
L = 50N . 4 m . Cos 0° = 200 J
Noten que las unidades de L son las mismas unidades que para la Energía
Mecánica
¿Qué ocurrirá si el objeto pierde energía
durante el movimiento por efecto del
rozamiento?
Veamos como calcular la energía
perdida por rozamiento.
Esta energía perdida se calcula como
el Trabajo de la Fuerza de
Rozamiento
Veamos como se calcula esto en el
ejemplo anterior de la esfera que caía:
Energía Mecánica Inicial: Energía Gravitatoria
Emi = Epg = m.g.h = 3 kg. 10 m/s2 . 5 m = 150 J
La energía perdida es igual al trabajo de
la fuerza de rozamiento:
L = Fr . d . Cos a
Fr
Suponiendo md = 0,4 => Entonces Fr = 0,4 .3 Kg .10 m/s2 = 12 N
5m
LFr = 12 N . 3m . Cos 90° = 36 J
Em Final: Emi – LFr = 150 J – 36J = 114 J = Ec
114 J = Ec = ½ 3 kg . v2 => v = 8,72 m/seg.
Supongamos que en esta parte de longitud 3 m la
esfera pierde energía por rozamiento con el piso
POTENCIA
Se define como el trabajo
realizado en la unidad de tiempo:
Es decir……
Pot = L / t
POTENCIA
d
Supongamos que en el ejemplo anterior la Fuerza F de 50 N tardó
5 segundos en desplazar al carriro 4 m:
Entonces,
Pot = 50N . 4 m / 5 seg = 40 w
La unidad de potencia es el Watt que equivale a 1 Joule / seg.
POTENCIA
Otras Unidades de Potencia son:
HP : Horse Power que equivale a 745,7 watt
CV : Caballo de Vapor que equivale a 736 watt
1 Kw (kilowatt) = 1000 w
FIN
Prof. Lic. Pablo Andrés Manzano