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Energía. Trabajo. Energía. Capacidad de un sistema físico para provocar cambios en él mismo o en otros. Hay muchas formas de energía y son interconvertibles. Pero en cualquier proceso dentro de un sistema aislado la cantidad de energía permanece constante. Energía. Formas.

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Presentation Transcript

Energía

Trabajo


Energía

Capacidad de un sistema físico para provocar cambios en él mismo o en otros

Hay muchas formas de energía y son interconvertibles

Pero en cualquier proceso dentro de un sistema aislado la

cantidad de energía permanece constante


Energía

Formas

Cinética:

definida por la velocidad

Potencial:

Definida por la posición o situación

Interna:

Definida por la composición y estado


Energía

Transferencias

Un sistema físico puede

aumentar

su capacidad de producir cambios

Recibiendo energía de otro sistema

Intercambio de energía en forma de

TRABAJO

CALOR

Un sistema físico puede

disminuir

su capacidad de producir cambios

Dando energía aotro sistema


El Trabajo

Aquí nos referimos al trabajo como magnitud física

Esto se llamaba empleo …

FUERZAS (F)

TRABAJO (W)

DESPLAZAMIENTO (X)


El Trabajo

A MÁS fuerza MÁS trabajo

A MÁS desplazamiento MÁS trabajo

W = F·x

Unidad: (unidad de fuerza) por (unidad de desplazamiento)

metro

Newton

x

Julio


El Trabajo

W = F·x

vector

escalar

vector

Este producto de vectores se llama producto escalar


El Trabajo

Esta es la componente que provoca el movimiento

Esta es la componente que realiza el trabajo


El Trabajo

El baúl de la figura pesa 4 N y es arrastrado en una distancia horizontal de 24 m por una cuerda que forma un ángulo de 60º con el suelo. Si la tensión en la cuerda es de 8 N, ¿Cuál es el trabajorealizado por la cuerda?

Fuerza y trayecto forman 60 º

Fuerza constante

Hemos hecho un trabajo de 96 J sobre el baúl

, le hemos transferido 96 J de energía


El Trabajo

Ahora arrastramos 24 m el baúl de 4N de peso con una cuerda que forma un ángulo de 60º con el suelo. El coeficiente de rozamiento 0,4. Si la tensión en la cuerda es de 8 N, ¿Cuál es el trabajorealizado con la cuerda?¿Y por el rozamiento? ¿Y en total?

Fr

Fuerza y trayecto forman 60 º

Fuerza constante

Fuerza constante

rozamiento

Fuerza y trayecto forman 180 º

Trabajo neto: la suma de los anteriores

O trabajo de la fuerza resultante(la componente horizontal)


El Trabajo

Fr

El rozamiento ha hecho un trabajo negativo, es decir esa fuerza quita energía al baúl

Tirando con la cuerda hacemos un trabajo de 96 J sobre el baúl

Gana energía

Pierde energía

Al moverse el rozamiento hace un trabajo de -38,4 J sobre el baúl

En neto hemos hecho (96 – 38,4) J de trabajo sobre el bául

En neto gana energía



El Trabajo

Un cuerpo se desplaza 4 m aplicando una fuerza cuyo valor cambia con el desplazamiento según la figura. La fuerza siempre va en la dirección del desplazamiento.

F (N)

4

El trabajo viene dado por el área bajo la curva, que es una circunferencia

4

X(m)


Energía Cinética

F

Sigue moviéndose

con velocidad V2

Va moviéndose

con velocidad V1

Aplicamos la FUERZA

Provocamos movimiento

Hacemos TRABAJO

Damos ENERGíAal baúl

Cambia velocidad del baúl

¿

?

Relación entre trabajo aplicado y cambio de velocidad


Energía Cinética

F

Sigue moviéndose

con velocidad V2

Va moviéndose

con velocidad V1

Trabajo realizado

Desplazamiento

Ley de Newton


Energía Cinética: Fuerzas vivas

F

Sigue moviéndose

con velocidad V2

Va moviéndose

con velocidad V1

Teorema de las Fuerzas Vivas

A esto se le llama Energía cinética

Al realizar trabajo sobre un cuerpo aumentamos su Energía Cinética

Si la Energía Cinética de un cuerpo disminuye Cede Trabajo


Energía Potencial

Trabajo que hacemos al subir el cuerpo

Debemos hacer una fuerza

F

d

h

mgsenα

α

Sin rozamiento

mg

Trabajo que realiza F

Hacemos el mismo trabajo que si subiéramos el cuerpo verticalmente

NO ES CASUALIDAD


Energía Potencial

Trabajo que hace el pesoal subir el cuerpo

180º

d

h

mgsenα

α

Sin rozamiento

mg

Trabajo que realiza el PESO

El peso hace el mismo trabajo que si se sube el cuerpo verticalmente

NO ES CASUALIDAD


Energía Potencial

El trabajo no depende del camino seguido por la fuerza peso

CONSERVATIVA

La fuerza gravitatoria es una fuerza

CONSERVATIVA

La fuerza elástica es una fuerza

CONSERVATIVA

La fuerza eléctrica es una fuerza

CONSERVATIVA

El rozamiento NO ES una fuerza


Energía Potencial

ENERGÍA POTENCIAL

Las fuerzas conservativas dan lugar a la

Trabajo de la fuerza conservativa

Estado 1

Estado 2

- Variación de la Energía potencial

mg

mg

Si el sistema da trabajo (W>0) es porque disminuye su Energía Potencial

El cuerpo baja por su peso

Si el sistema recibe trabajo (W<0) aumenta su Energía Potencial

Subimos el cuerpo venciendo su peso


Energía Potencial gravitatoria

El baúl de masa m sube a velocidad constante

Desde una altura h2

Desde una altura h1

h2

Trabajo realizado por la fuerza F:

F

h1

El trabajo hecho sobre el cuerpo ha aumentado su Energía Potencial


Energía Potencial y cinética

h2

Aumenta con la altura

Esta expresión solo sirve cerca del suelo (g no es constante)

F

Solo podemos calcular variacionesde energía potencial

Pero se suele tomar una referencia de energía potencial

Se toma como referencia el suelo

h1

Si decimos que un cuerpo tiene una Energía potencial de 5 J

Significa que tiene una Energía potencial

5 J más que si estuviera en el suelo


Energía Potencial y cinética

Estiramos el muelle con una fuerza externa

F(N)

K·x2

Trabajo que HACEMOS sobre el muelle

Área bajo la gráfica entre X1 y X2

K·x1

Le resto

Al área grande

El área pequeña

x(m)

x1

x2

Definimos la Energía Potencial


Energía Potencial y cinética

Solo hay fuerzas conservativas

Teorema de

fuerzas vivas

Si aumenta la energía cinética disminuye la potencial

Igualamos

La suma de

Energía cinética y potencial

se mantienen constante

palabras

En otras

Si solo actúan fuerzas conservativas


Energía Potencial y cinética

Teorema de

La suma de

Energía cinética y potencial

se mantienen constante

conservación

Si solo actúan fuerzas conservativas

de la

Energía mecánica


Energía Potencial y cinética

¿Y si también actúan fuerzas NO conservativas?

Cambio en la energía mecánica

Es el trabajo NO CONSERVATIVO


Energía Potencial y cinética

Pregunta

70 m

¿Cuánta energía se pierde en la subida del cuerpo?

V=40 m/s


Energía Potencial y cinética

Un cuerpo es impulsado por un resorte como muestra el esquema de la figura. Considerando que el rozamiento es despreciable en el primer tramo, hasta llegar a B. Hallar:

a- La compresión del resorte para la cual se deja libre la masa si pasa por el punto A con la mínima velocidad posible.

b - El trabajo de la fuerza de rozamiento si es apreciable desde B en adelante, y el cuerpo llega justo hasta el punto C

Datos:

R = 1m

m = 2 kg

k = 200 N/m


Energía Potencial y cinética

Sobre una superficie horizontal sin rozamiento, un resorte de constante elástica  k = 0,3 N/m está comprimido 10 cm entre dos masas de 0,5 kg y de 1 kg. Si dejamos de comprimir el resorte:a) ¿Cuál es la energía cinética de los dos cuerpos después de separarse del resorte?b) ¿Cuál es la energía cinética de cada cuerpo?


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