Download energía potencial

TRABAJO.
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.
Trabajo es la magnitud física que relaciona una fuerza con el desplazamiento que
origina.
ENERGÍA.
Energía se define como la capacidad para realizar un trabajo.
La energía es una magnitud física abstracta, ligada al estado dinámico de un sistema
cerrado y que permanece invariable con el tiempo. También se puede definir la energía de
sistemas abiertos, es decir, partes no aisladas entre sí de un sistema cerrado mayor. Un
enunciado clásico de la física newtoniana afirmaba que la energía no se crea ni se destruye,
sólo se transforma.
FUERZAS CONSERVATIVAS Y NO CONSERVATIVAS.
Fuerzas conservativas
Para un cuerpo de masa m que se mueve del punto 1 al 2 y luego del punto 2 al 1.
Una fuerza es conservativa si el trabajo efectuado por ella sobre una partícula que se mueve
en cualquier viaje de ida y vuelta es 0.
Δ EM = 0
Δ EM : Variación de la energía mecánica.
Trabajo de fuerzas conservativas:
L = Δ EM
Δ EM = Δ Ec + Δ Ep
L = Δ Ec + Δ Ep
Fuerzas no conservativas
Para un cuerpo de masa m que se mueve del punto 1 al 2 y luego del punto 2 al 1.
Una fuerza es no conservativa si el trabajo efectuado por ella sobre una partícula que se
mueve en cualquier viaje de ida y vuelta es distinto de 0.
Δ EM ≠ 0
Δ EM = HO
Δ EM: Variación de la energía mecánica.
HO : Trabajo de la fuerza de rozamiento.
Trabajo de fuerzas no conservativas:
L = Δ EM + HO
L = Δ Ec + Δ Ep + HO
Siendo: HO = Fr.d
ENERGÍA POTENCIAL
Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por
ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo;
la energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial. Si se realiza
trabajo para elevar un objeto a una altura superior, se almacena energía en forma de energía
potencial gravitatoria.
En todas las transformaciones entre un tipo de energía y otro se conserva la energía
total, y se conoce como teorema de la energía mecánica. Por ejemplo, si se ejerce trabajo
sobre una pelota de goma para levantarla, se aumenta su energía potencial gravitatoria. Si
se deja caer la pelota, esta energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética.
Cuando la pelota choca contra el suelo, se deforma y se produce fricción entre las
moléculas de su material. Esta fricción se transforma en calor o energía térmica.
PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN DE ENERGÍA
En todo proceso la cantidad de energía inicial y final es la misma.
En los procesos ideales la cantidad de energía útil inicial y final es la misma.
En los procesos reales la cantidad de energía útil inicial es mayor que la cantidad de
energía útil final debido a las pérdidas de energía ocurridas durante el proceso.
Proceso Ideal: Eu inicial = Eu final
Proceso Real: Eu inicial = Eu final + pérdidas
Se denominan pérdidas a las transformaciones de energía no deseadas pero que
ocurren inevitablemente en el proceso real.
Se denomina rendimiento a la relación entre la energía útil final y la energía útil
inicial. Se lo expresa en porcentaje.
Si n = 100% el proceso es ideal.
Si n < 100% el proceso es real.
CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL
Comprender el significado físico de momento lineal o cantidad de
movimiento como medida de la capacidad de un cuerpo de actuar sobre otros en
choques. (movimientos unidimensionales)

Comprender la relación entre impulso (de una fuerza constante) y momento
lineal, así como el principio de conservación del momento lineal de un sistema en
ausencia de impulso externo.

Comprender la noción de choque elástico e inelástico.
Aplicar la conservación del momento lineal al cálculo de velocidades o
masas de partículas que chocan entre sí en choques elásticos e inelásticos
unidimensionales.

Comprender cualitativamente los cambios de dirección que se producen en
choques no frontales.

Aplicar la conservación del momento lineal al cálculo de velocidades o
masas de partículas en el caso de desintegración de un cuerpo en fragmentos (sólo
en dos o tres fragmentos)


LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Para el caso de una sola partícula si la resultante de las fuerzas que sobre ella
actúan, fuera nula, la partícula no estará sujeta a un impulso, eso es, I = 0. Dado que
impulso I = delta p, tendremos:
Delta p = 0 o sea p = constante
Entonces, siendo nula la resultante de las fuerzas, la cantidad de movimiento de la
partícula constante. Para que el vector p sea constante, deben permanecer invariables, su
módulo, su dirección y su sentido. Esto implica que, si la partícula estuviera en
movimiento, éste debería ser rectilíneo y uniforme. Evidentemente ya conocíamos este
resultado, pues exactamente esto, lo que nos dice la primera ley de Newton. La
conservación de la cantidad de movimiento para una sola partícula, no aumenta en nada
nuestro conocimiento de mecánica.
Centro de masa y movimiento del centro de masa.
Es el punto donde puede considerarse que está concentrada toda la masa de un cuerpo para
estudiar determinados aspectos de su movimiento. El centro de masa de una esfera de
densidad uniforme está situado en el centro de la esfera. El centro de masa de una varilla
cilíndrica de densidad uniforme está situado a la mitad de su eje. En algunos objetos, el
centro de masa puede estar fuera del objeto.
Para tratar de comprender y calcular el movimiento de un objeto, suele resultar más
sencillo fijar la atención en el centro de masa. Por ejemplo, si se arroja una varilla al aire,
ésta se mueve de forma compleja. La varilla se mueve por el aire y al mismo tiempo tiende
a girar. Si se siguiera el movimiento de un punto situado en el extremo de la varilla, su
trayectoria sería muy complicada. Pero si se sigue el movimiento del centro de masa de la
varilla, se comprueba que su trayectoria es una parábola que puede describirse
matemáticamente con facilidad. El complicado movimiento del extremo de la varilla puede
describirse como una combinación de su rotación en torno al centro de masa y del
movimiento parabólico de éste. El centro de masa también puede ser un concepto útil
cuando se estudia el movimiento de sistemas complicados que están formados por muchos
objetos, por ejemplo, el movimiento de los planetas alrededor del Sol.
CHOQUE
Un choque físico o mecánico es una repentina aceleración o desaceleración causada,
por ejemplo, por impacto, por una gota de agua, por una explosión, o cualquier tipo de
contacto directo es en realidad un choque, pero lo que lo caracteriza es la duración del
contacto que generalmente es muy corta y es cuando se transmite la mayor cantidad de
energía entre los cuerpos. También puede definirse como una excitación física transitoria.
CHOQUE EN DOS Y EN TRES DIMENSIONES
En el momento lineal y el choques elásticos e inelásticos se mostró que le momento
total de un sistema de dos partículas es constante cuando el sistema está aislado. En un
choque general de dos partículas, es necesario que en el resultado el momento total en cada
una de las direcciones x, y y z sean constante. Sin embargo, un importante subconjunto de
choques ocurre en un plano. El juego de billar es un ejemplo familiar que incluye colisiones
múltiples de objetos que se mueven sobre una superficie bidimensional.
Con excepción del choque completamente inelástico, el uso de las leyes de la
conservación solas, no permiten determinar el movimiento de las partículas después de un
choque a partir del conocimiento del movimiento antes del choque es bi o tri-dimensional.
Por ejemplo para un choque elástico bi-dimensional, que es el caso más sencillo, tenemos
cuatro incógnitas a saber, las dos componentes de la velocidad para cada una de las dos
partículas después del choque; pero solo tenemos tres ecuaciones conocidas entre ellas, una
para la conservación de la energía cinética y una relación para la conservación de la
cantidad de movimiento, para cada una de las dos dimensiones. Por consiguiente,
necesitamos más información que las puras colisiones iniciales. Cuando no conocemos
precisamente las fuerzas de interacción, como es a menudo el caso, la información
adicional debe obtenerse del experimento. Lo más simple es especificar el ángulo de
retroceso de una de las partículas que chocan. Consideremos lo que ocurre cuando una
partícula es disparada sobre una partícula blanca que esta en reposo. Este caso no es tan
restringido como parece, porque siempre podemos escoger nuestro sistema de coordenadas
de tal manera que la partícula blanca este en reposo antes del choque. Además, hay mucho
trabajo experimental en física nuclear que consiste en disparar partículas nucleares a un
blanco que esta fijo en el sistema de coordenada referido al laboratorio. Entonces el
movimiento esta en un plano determinado por las líneas de retroceso de las partículas que
chocan. El movimiento inicial no esta forzosamente en la línea que une los centros de las
dos partículas. La fuerza de interacción puede no ser una fuerza de contacto, sino una
fuerza que actúe a distancias, eléctricas, gravitacionales o nucleares.
La distancia entre la línea inicial del movimiento y una línea paralela a ella que pase
por el centro de la partícula blanco, se llama parámetro de impacto. Este valor es una
medida de que tan directo es el choque, si b= 0 se trata de un choque de frente. La dirección
del movimiento de la partícula incidente m1 después del choque.
IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO
Se denomina impulso a la magnitud física, generalmente representada como (I),
definida como la variación en la cantidad de movimiento que experimenta un objeto en un
sistema cerrado. El término difiere de lo que cotidianamente conocemos como impulso y
fue acuñado por Isaac Newton en su segunda ley, donde la llamó vi motrici refiriéndose a
una especie de fuerza del movimiento.
La cantidad de movimiento obedece a una ley de conservación, lo cual significa que
la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o sea uno que no es afectado por
fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no son disipadoras) no puede ser cambiada y
permanece constante en el tiempo.
La cantidad de movimiento es el producto de la velocidad por la masa. La velocidad es un
vector mientras que la masa es un escalar. Como resultado obtenemos un vector con la
misma dirección y sentido que la velocidad.
La cantidad de movimiento sirve, por ejemplo, para diferenciar dos cuerpos que tengan la
misma velocidad, pero distinta masa. El de mayor masa, a la misma velocidad, tendrá
mayor cantidad de movimiento.
RELACIÓN ENTRE IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO
El impulso aplicado a un cuerpo es igual a la variación de la cantidad de movimiento, por lo
cual el impulso también puede calcularse como:
Dado que el impulso es igual a la fuerza por el tiempo, una fuerza aplicada durante un
tiempo provoca una determinada variación en la cantidad de movimiento,
independientemente de su masa:
CONSULTA BIBLIOGRÁFICA.

http://es.wikipedia.org

http://www.textoscientificos.com

http://www.fisicanet.com.ar

http://www.her.itesm.mx

http://www.fisicapractica.com