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TRABAJO Y ENERGÍA
TRABAJO
5m
Trabajo realizado por una fuerza permanente es igual al producto de
la fuerza aplicada por el espacio que se desplaza el punto de
aplicación de la fuerza y por el coseno del ángulo que forman la
dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento
W = f · ∆x · cos α
W = 450 · 5 · cos 38º
La realización de un trabajo implica:
Un desplazamiento del punto de aplicación de la fuerza, y por tanto
del cuerpo que recibe la fuerza.
Si no hay desplazamiento del objeto que recibe la fuerza no hay trabajo
La realización de un trabajo implica: Una fuerza
Si no hay fuerza no hay trabajo
El trabajo realizado por una fuerza depende del ángulo que forman
la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento :
El trabajo lo definimos como energía
transmitida a través de una fuerza.
En este caso las direcciones son paralelas: α = 0
cos α = 1
El trabajo realizado por una fuerza depende del ángulo que forman
la dirección de la fuerza y la dirección del desplazamiento :
En este caso las direcciones son perpendiculares: α = 90º cos α = 0
Unidades del trabajo W = F· ∆x·cos α
Sistema
F:
Fuerza
x:
Longitud
W:
Trabajo
S.I.
1N
newton
1m
metro
1J
julio
c.g.s.
1D
dina
1 cm
1 erg
ergio
centimetro
Julio : Es el trabajo realizado por la
fuerza de un newton al desplazar
un cuerpo un metro.
Ergio : Es el trabajo realizado por la
fuerza de una dina al desplazar un
cuerpo un centímetro.
ENERGÍA
Es la capacidad de un
sistema para realizar
un trabajo.
Las pilas tienen
energía pueden
realizar el trabajo
de mover el coche.
ENERGÍA
Es la capacidad de algunos
cuerpos por la cual pueden
producir cambios en otros
cuerpos o en si mismos.
Energía
cinética
Es la energía que tiene un
cuerpo en función de su
velocidad. Es una energía
en acción, mientras el
cuerpo se mueve.
Energía cinética
Un cuerpo que va a mayor velocidad tiene más capacidad para realizar
un trabajo; por ejemplo, si una bola de billar impacta con otra que está
parada, ésta sufrirá una aceleración tanto mayor, cuanto mayor sea la
velocidad y la masa de la bola que provoca el impacto.
Para la misma masa; a mayor velocidad, mayor Energía cinética, es
decir, mayor capacidad para realizar el trabajo de desplazar el bolo.
Para la misma velocidad; a mayor masa, mayor Energía cinética, es
decir, mayor capacidad para realizar el trabajo de desplazar el bolo.
Energía cinética fórmula y unidades
Masa
M
M
Rapidez Energía: Capacidad para
realizar trabajo
v
Ec
V
Ec
v
Ec
m
Ec
Ec = ½ ·m· v2
Unidades de la energía: Las mismas que las del trabajo.
Energía potencial gravitatoria
Es la energía que tiene un cuerpo en función de su posición respecto
al “suelo”. Es una energía en potencia.
Energía potencial gravitatoria
Si el acróbata cae desde mayor altura sobre uno de los brazos de la
palanca, a mayor altura lanza al otro acróbata, luego mayor trabajo realiza.
Para la misma masa; a mayor altura,
mayor Energía potencial, es decir,
mayor capacidad para realizar el
trabajo de deformar la lata.
Para la misma altura; a mayor masa,
mayor Energía potencial, es decir,
mayor capacidad para realizar el
trabajo de deformar la lata.
Energía potencial fórmula y unidades
Masa
M
M
altura
Energía: Capacidad para
realizar trabajo
h
Ep
H
Ep
h
Ep
m
Ep
Ep = m·g·h
Unidades de la energía: Las mismas que las del trabajo.
La Energía potencial se puede considerar como “trabajo almacenado”
El señor hace un trabajo: F·x,
La pesa sube y gana Ep
La pesa, arriba, tiene Ep y puede
hacer un trabajo
El señor ata el bote a la cuerda,
en el suelo
Al dejar caer la pesa, pierde su Ep y
realiza el trabajo de subir el bote
Energía mecánica = Ec + Ep
Six Flags Great Adventure,
Jackson, Nueva Jersey. EEUU
FORMAS DE MANIFESTARSE LA ENERGÍA
MECÁNICA
Cinética
Potencial
gravitatoria
TÉRMICA
CALORÍFICA
Sistemas con capacidad de trabajo
Trabajo observado en
Un cuerpo con velocidad
Un cuerpo situado a una altura
Cuerpos en movimiento: automóviles,
pelotas, bolas de billar, balas,
La caída de los cuerpos
Placa de cocina que calienta un
puchero.
Radiador que calienta el aire.
Células fotovoltaicas.
Los cuerpos a mayor temperatura,
Los cuerpos calientes.
LUMÍNICA
La luz.
ELÉCTRICA
Motores eléctricos, estufas, bombillas.
HIDRÁULICA
Los electrones que se mueven en el
hilo conductor.
Salto de agua
EÓLICA
El viento
Aerogeneradores, molinos, veleros.
QUÍMICA
Las sustancias según sus enlaces
NUCLEAR
El núcleo de los átomos
Pilas eléctricas, motor de explosión,
Alimentos
Reactores nucleares
Bombas atómicas
Norias, molinos, turbinas.
E
n
e
r
g
í
a
c
a
l
o
r
í
f
i
c
a
Energía fotovoltaica
Energía
eléctrica
Energía
hidráulica
Energía eólica
Energía
química
Energía química
Energía nuclear
Reacción nuclear de fisión
CARACTERÍSTICAS DE LA ENERGÍA
La Energía se
Transforma
mediante
Máquinas
Motor+mecanismo
Transfiere
mediante
Trabajo
Un ser realiza una
fuerza sobre otro
Choques
Calor
Hay diferentes
temperaturas
Ondas
Conserva
Degrada
Principio
Conservación
de la energía
La cantidad de
energía degradada
en el universo
aumenta.
Sobre la energía
•La energía existe solamente como un constructo; no tiene una existencia
física tal como la tienen las moléculas, la rapidez o las fuerzas. Sin
embargo, el concepto ha sufrido una materialización, por ejemplo, cuando
hablamos de “el ahorro”, “el precio”, “el despilfarro” o “el flujo” de
energía.
•En 1891 Maxwell escribió: “La energía es la capacidad de hacer trabajo”, a
pesar de que para entonces algunos ya se habían dado cuenta de que el
concepto era mucho más amplio. En 1848 Rankine describió a la energía
como la capacidad de hacer cambios.
•Las transformaciones de energía que se producen en las reacciones
químicas o en los organismos vivos, raramente están relacionados con la
ejecución de un trabajo, Ej.: catabolismo
•Para una familia típica de cuatro miembros, cuyo consumo anual de
energía sea de cerca de 300 GJ (300·109 J) , a lo más el 30% podrá ser
relacionado con la idea de trabajo. Y este porcentaje se hace más pequeño
en aquellos países que están menos motorizados.