slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Trabajo y energía PowerPoint Presentation
Download Presentation
Trabajo y energía

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 37

Trabajo y energía - PowerPoint PPT Presentation


  • 95 Views
  • Uploaded on

ESQUEMA. INICIO. INTERNET. PARA EMPEZAR. ESQUEMA. INTERNET. ANTERIOR. SALIR. 5. Trabajo y energía. ESQUEMA. INICIO. INTERNET. ANTERIOR. SALIR. Esquema de contenidos. La energía. Fuentes de energía. Clasificación de las fuentes de energía. Tipos de energía.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Trabajo y energía' - evadne


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

PARA EMPEZAR

ESQUEMA

INTERNET

ANTERIOR

SALIR

5

Trabajo y energía

slide2

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

ANTERIOR

SALIR

Esquema de contenidos

La energía

Fuentes de energía

Clasificación de las fuentes de energía

Tipos de energía

Aprovechamiento de los combustibles fósiles

Propiedades de la energía

Aprovechamiento de la energía nuclear

Aprovechamiento de la energía hidráulica

El trabajo

Aprovechamiento de la energía eólica

¿Qué es el trabajo?

Aprovechamiento de la energía solar térmica

La fuerza de rozamiento

Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica

El trabajo modifica la energía

Ciclo de la energía

Potencia

Consumo de energía a lo largo de la historia

Las máquinas mecánicas

Producción de energía en Europa

Producción de energía en España

Consumo de energía en España

slide3

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

A

ANTERIOR

SALIR

Para empezar, experimenta y piensa

Energía potencial

Energía cinética

Dejamos caer dos bolas, una de hierro y otra de madera desde la misma altura.

Las bolas caen a la vez.

Arcilla blanda

Dejamos caer la bola desde la posición A.

Si con un cuentagotas vamos rellenando de agua las huellas de cada impacto…

¿Qué huella contendrá más gotas?

¿Destruirá la construcción?

slide4

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Energía mecánica

Energía cinética (EC).Es la energía que tienen los cuerpos por el hecho de estar en movimiento. Su valor depende de la masa del cuerpo (m) y de su velocidad (v): EC =1/2 m·v2

Es la energía que está ligada a la posición

o al movimiento de los cuerpos. Existen dos

tipos de energía mecánica. La energía

mecánica (Em) de un cuerpo es la suma de sus energías cinética

y potencial.

EM = EC + EP

Energía potencial gravitatoria. Es la energía que tienen los cuerpos por estar en un lugar determinado sobre el suelo terrestre. Su valor depende de la masa del cuerpo (m), del valor de g en ese lugar y de la altitud a la que se encuentre sobre la superficie de la Tierra (h). EP = m⋅ g ⋅ h

Energía potencial

(EP). Es la energía

que tienen los cuerpos por ocupar una determinada posición.

Energía potencial elástica. Es la energía que tienen los cuerpos que sufren una deformación. Su valor depende la constante de elasticidad del cuerpo, k, y de la deformación (Δx): EE = 1/2 k·(Δx)2

Es la energía que se transfiere cuando se ponen en contactodoscuerpos que están a distinta temperatura.

Energía térmica

Es la energía debida a los enlaces que se establecen entre los átomos y demás partículas que forman una sustancia.

Energía química

Es la energía que emiten los átomos cuando sus núcleos se rompen (energía de fisión) o se unen (energía de fusión).

Energía nuclear

Es la energía que se propaga mediante ondas electromagnéticas, como la luz.

Son ejemplo de energía radiante la energía solar, las microondas, los rayos X, etc.

Energía radiante

ANTERIOR

SALIR

Tipos de energía

La energía es una propiedad de los cuerpos o de los sistemas materiales que les permite producir transformaciones físicas o químicas en ellos mismos o en otros cuerpos.

slide5

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Propiedades de la energía

La energía se transfiere

La energía se puede almacenar y transportar

La energía eléctrica se transporta por el tendido eléctrico.

Una cocina transfiere energía térmica a la paellera.

Las pilas almacenan energía.

La energía se transforma

La energía se degrada

Cuando la chica cae, su energía potencial se transforma en cinética.

Calor

En los botes, parte de la energía se transforma en calor. Se degrada porque no puede ser utilizada de manera útil.

En cada transformación, la cantidad total de energía se conserva.

La energía se conserva

slide6

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Clasificación de las fuentes de energía

Fuente de energía

Renovable

No renovable

Limpia

Contaminante

Alternativa

Convencional

Geotérmica

Biomasa

Biocombustibles

slide7

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Química

Térmica

Vapor de agua

Cinética

Agua

Eléctrica

1

1

2

3

3

2

ANTERIOR

SALIR

Aprovechamiento de los combustibles fósiles

Salida de residuos gaseosos.

La energía obtenida en la combustión se emplea en calentar agua.

El vapor hace mover la turbina.

Entrada de combustible

El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica.

slide8

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Química

Térmica

Cinética

Eléctrica

1

3

2

3

1

2

ANTERIOR

SALIR

Aprovechamiento de la energía nuclear

Moderador. Es un material cuya función es mantener la reacción en cadena

Turbinas. El agua se evapora y mueve las turbinas.

Generador. El movimiento de la turbina se transmite a un generador que produce la corriente eléctrica

Combustible. Suele ser óxido de uranio.

Núcleo del reactor. Es la zona donde se encuentra el combustible.

slide9

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Potencial

Cinética

Eléctrica

1

2

1

2

ANTERIOR

SALIR

Aprovechamiento de la energía hidráulica

Embalse. Se construye en la parte superior del río.

El generador transforma esta energía mecánica en electricidad de bajo voltaje.

Turbina. Gira debido al paso del agua

slide10

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Cinética

Eléctrica

1

1

ANTERIOR

SALIR

Aprovechamiento de la energía eólica

El generador es el dispositivo que transforma el movimiento de giro del multiplicador (a alta velocidad) en electricidad.

El rotor es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecánica.

slide11

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Radiante

Térmica

Eléctrica

1

2

1

2

ANTERIOR

SALIR

Aprovechamiento de la energía solar térmica

El vapor mueve la turbina.

Los heliostatos. Concentran la radiación solar sobre una tubería.

La turbina está conectada a un generador que transforma la energía mecánica en electricidad a bajo voltaje.

slide12

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Radiante

Eléctrica

1

1

ANTERIOR

SALIR

Aprovechamiento de la energía solar fotovoltaica

Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre el panel solar y producen un efecto fotoeléctrico. La luz incide sobre los electrones del panel y los pone en movimiento: se genera corriente eléctrica.

El silicio es el principal componente de los paneles solares fotovoltaicos.

slide13

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Ciclo de la energía

Las células fotoeléctricas transforman la luz en electricidad.

Los rayos solares calientan la atmósfera y evaporan mares y ríos.

Las plantas alimentan a animales y personas.

Fotosíntesis

Los rayos solares calientan la atmósfera y producen los vientos

Los animales alimentan a las personas.

Los restos fósiles de algunos animales marinos forman petróleo.

Lluvias

Los restos fósiles de plantas forman carbón mineral.

Las centrales eólicas aprovechan la energía del viento para producir electricidad.

Utilización de carbón en las fábricas

Fabricación de pilas

Los vehículos funcionan con derivados del petróleo.

Utilización de petróleo en las fábricas

Las pilas producen electricidad.

Utilización de petróleo en las centrales térmicas

El agua de las presas mueve los generadores y se obtiene energía eléctrica.

Las centrales térmicas producen electricidad a partir de un combustible.

slide14

CLIC PARA CONTINUAR

Masa

Energía cinética

Velocidad

Energía cinética Ec

  • Es la energía asociada con el estado de movimiento de un cuerpo (sistema material).
  • Es una magnitud escalar con las mismas unidades que el trabajo.
  • Para un cuerpo (sistema material) de masa m que se mueve con una velocidad v la energía cinética es:
  • La unidad de energía cinética es: 1 Julio = 1 kg · m2 / s2
  • El trabajo está relacionado con la energía cinética.
slide15

CLIC PARA CONTINUAR

Masa

altura

Energía potencial

Aceleración gravedad

Energía potencial gravitatoria Ep

  • Es la energía almacenada en un cuerpo (sistema material) en virtud de su posición con respecto a la superficie de la Tierra (nivel cero de referencia).
  • Es una magnitud escalar que nos da una medida del potencial o posibilidad de efectuar trabajo (con sus mismas unidades).
  • Para un cuerpo (sistema material) de masa m que se encuentra a una altura h la energía potencial es:
  • La unidad de energía potencial es: 1 Julio = 1 kg · m2 / s2
  • El trabajo está relacionado con la energía potencial.
slide16

CLIC PARA CONTINUAR

Energía mecánica Em

  • La energía mecánicaEm de un cuerpo (sistema material) es la suma de su energía cinética, debida al movimiento, Ec, y de su energía potencial, Ep, debida a su posición.
  • La unidad de energía mecánica es: 1 Julio = 1 kg · m2 / s2
  • El trabajo está relacionado con la energía mecánica.
slide17

CLIC PARA CONTINUAR

Conservación de la energía mecánica

  • Principio de conservación de la energía mecánica: Si sobre un cuerpo no actúan fuerzas que disipen o aumenten su energía, su energía mecánica se conserva, es decir, permanece constante, aunque se produzca la conversión de energía cinética en energía potencial y viceversa.
  • El principio de conservación de la energía mecánica es muy utilizado para resolver problema reales, para ello hay que tener en cuenta las dos siguientes consideraciones:
  • Comprobamos que el sistema cumple las condiciones del principio (no actúan fuerzas que disipan o aumentan la energía).
  • Calculamos laEm antes y despuésdel proceso e igualamos sus valores.
slide18

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Desde una altura de 5 m sobre el suelo se deja caer una pelota de 100 g. Aplicando el principio de conservación de la energía mecánica, calcula la velocidad de la pelota cuando se encuentra a las alturas de 3 m y 1 m antes de chocar contra el suelo.

Ejemplo Principio conservación de la energía mecánica

# Para contestar al ejercicio observa la animación del

primer desplazamiento.

A

5 m

Si elegimos el suelo, h = 0, como nivel de referencia, para la energía potencial

gravitatoria, Ep(suelo)= 0, se cumplirá: Em(A) = Em(B); mghA = mghB + ½ mvB2;

vB2 = 2g(hA-hB); vB2 = 19,6·(5-3) = 39,2; vB = 6,3 m/s.

B

3 m

C

1 m

# Observa la animación del segundo desplazamiento.

De manera análoga, Em(A) = Em(C); mghA = mghC + ½ mvC2;

vC2 = 2g(hA-hC); vC2 = 19,6·(5-1) = 78,4; vC = 8,9 m/s

slide19

CLIC PARA CONTINUAR

¿Qué es el trabajo?

¿TRABAJO?

La idea general y frecuente que se tiene del trabajo es muy amplio. Se asocia al hecho de realizar alguna tarea o cumplir con un cierto rol. Incluso se relaciona con toda actividad que provoca cansancio.

En física, sin embargo, el concepto de trabajo es mucho más restringido, más específico. En física se dice que una fuerza realiza trabajo cuando es capaz de desplazar un cuerpo. Aquí encontramos dos conceptos esenciales para el trabajo mecánico, según la física; la fuerza y el desplazamiento.

F

F

F

El motor realiza trabajo mecánico. La fuerza que aplica es capaz de mover el auto.

slide20

x

¿Qué es el trabajo?

  • Una fuerza realiza trabajo mecánico cuando al actuar sobre un cuerpo, lo mueve.
  • El trabajo que realiza una fuerza constante F, que actúa sobre un objeto es el producto de la componente de la fuerza a lo largo del movimiento del objeto por la magnitud (valor) del desplazamiento.
  • Si la fuerza forma un ángulo  con el desplazamiento x, el trabajo realizado por F es:

F

F sen 

F cos 

Unidad de medida en el SI:

newton · metro = joule

1 N · m = 1 J

20

slide21

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Desplazamiento

Peso

α

α

FX

FX

FX

F

F

W = F · cosα · x =

Fx · x

Fx

ANTERIOR

SALIR

El trabajo, W, que una fuerza constante realiza sobre un cuerpo (sistema) se define como el producto de la componente de la fuerza en la dirección del desplazamiento por el desplazamiento.

¿Qué es el trabajo?

El trabajo es la energía que se transfiere de un cuerpo (o sistema) a otro por medio de una fuerza que provoca un desplazamiento. En el SI se mide en julios (J).

Faplicada

El chico hace un gran esfuerzo con la mochila, pero no realiza ningún trabajo.

El chico que arrastra la mochila, si realiza un trabajo, pues aplica una fuerza que provoca el desplazamiento de la mochila.

Faplicada

Peso

slide22

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Criterio de signos para el trabajo

  • El trabajo puede se positivo, negativo o cero dependiendo del ángulo que forman la fuerza y el desplazamiento.
  • El signo del trabajo depende de la dirección relativa entre la fuerza y el desplazamiento:
    • El trabajo es positivo cuando la componente de la fuerza F y el desplazamiento tienen el mismo sentido.
    • El trabajo es negativo cuando la componente de la fuerzaF y el desplazamiento tienen sentidos opuestos.
slide23

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Froz

N

F

P

ANTERIOR

SALIR

La fuerza de rozamiento

El trabajo de la fuerza de rozamiento siempre es negativo, pues la fuerza de rozamiento siempre se opone al movimiento.

Wroz = F roz· x · cos 180º = - Froz·x

slide24

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

PLANO INCLINADO

PALANCA

<

d1

S1

d1

d2

h

h

α

α

S2

d2

F2

F1

F1

F2

F2

F1

ANTERIOR

SALIR

Las máquinas mecánicas

  • Las máquinas son dispositivos diseñados para vencer una fuerza (resistencia) mediante la aplicación de otra fuerza (potencia), generalmente inferior.
    • Transforman una energía o un trabajo en otro que resulte más provechoso.

En una máquina ideal (que no existe) se cumple el siguiente principio: el trabajo resistente Wr (realizado por la resistencia) es del mismo valor y de signo contrario al trabajo motor Wm(realizado por la potencia).

Se llama rendimiento de una máquina (η) a la relación entre el trabajo útil que se obtiene y el trabajo aplicado o trabajo motor.

slide25

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

La palanca

  • Una palanca es un cuerpo rígido (barra), que se apoya sobre un punto fijo, llamado fulcro.
  • La condición de equilibrio exige que el producto de la fuerza (potencia) por su distancia al fulcro sea igual que el producto de la fuerza (resistencia) por su distancia también al fulcro, es la fórmula de la ley de la palanca:

F1 · l1 = F2 · l2

  • El fulcro está situado entre la Potencia (F1) y la Resistencia (F2). Ejemplos: balancín y tijeras.
  • La Resistencia (F2) se aplica entre el fulcro y la Potencia (F1). Ejemplos: carretilla y cascanueces.
  • La Potencia (F1) se aplica entre el fulcro y la Resistencia (F2). Ejemplo: las pinzas.
slide26

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Las máquinas mecánicas

  • En la polea ideal sin rozamiento la potencia y la resistencia son iguales. La ventaja de su uso radica en que podemos subir los cuerpos con mayor facilidad. La fuerza que debemos ejercer es la misma que si los subimos directamente
  • FP = FR
slide27

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Relación entre trabajo y energía

  • Cuando un sistema realiza trabajo sobre otro, se transfiere energía entre ambos: el sistema que realiza trabajo pierde parte de su energía, que pasa al sistema sobre el cual se realiza ese trabajoincrementando así su energía.
slide28

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

h1

h2

F

F

F

P

P

ANTERIOR

SALIR

Relación entre trabajo y energía

Trabajo / Energía potencial

Trabajo / Energía cinética

Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza vertical que le hace desplazarse en esa misma dirección con velocidad constante, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía potencial que experimenta el cuerpo.

W = ∆EP

Cuando sobre un cuerpo actúa un fuerza que le provoca un desplazamiento en su misma dirección, el trabajo desarrollado coincide con la variación de energía cinética que experimenta el cuerpo.

WF = ∆EC

Trabajo / Energía mecánica

Cuando sobre un cuerpo actúa una fuerza que provoca cambios en su velocidad y en su posición, el trabajo de esa fuerza es igual a la variación de energía mecánica que experimenta el cuerpo.

WF = ∆Em = ∆Ec + ∆Ep

slide29

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Δx

ΣFx

m

vi

vf

Dado que la expresión ½ m·v2representa la “energía cinética” (Ec),

ANTERIOR

SALIR

Relación entre trabajo y energía cinética.

TEOREMA DE LAS FUERZAS VIVAS

El trabajo realizado sobre un cuerpo o sistema se invierte en aumentar su energía cinética (si no incrementa su energía en otras formas).

Para una ΣFx cte:

W = ΣFx · Δx

W = (m.a) ·Δx

“El trabajo realizado por una ΣFx es igual a la ΔEc del cuerpo (sistema material), cuando solo provoca variación en su velocidad.”

slide30

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

mg

- mg

Dh

mg

hf

- mg

hi

Dado que la expresión m·g·hrepresenta la “energía potencial” (Ep),

Trabajo realizado al elevar un cuerpo.

ANTERIOR

SALIR

Relación entre trabajo y energía potencial

En ocasiones el trabajo realizado sobre un sistema se utiliza para y incrementar la energía potencial. Como, por ejemplo, al elevar un cuerpo. Como en el caso de la energía cinética, existe una relación entre el trabajo y la energía potencial

W = ΣFx · Δx = p · Δh = m · g · Δh

W = m · g · (hf – hi ) = m · g · hf – m · g · hi

W = m · g · hf – m · g · hi

“El trabajo realizado por la fuerza ejercida para vencer el peso ΣF = m · g es igual a la ΔEp del cuerpo (sistema material)”

slide31

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Relación entre trabajo y la conservación de la energía mecánica

En el caso más general, el trabajo realizado sobre un sistema se invierte en aumentar la energía cinética y la energía energía potencial. Como, por ejemplo, al despegar un avión.

  • Combinando:
  • Teorema de las fuerzas vivas
  • Relación entre trabajo y energía potencial

Llegamos a la siguiente expresión:

W = ΔEc + ΔEp = ΔEm

El trabajo mecánico realizado por el motor del avión durante le despegue sirve para aumentar la energía mecánica. El avión sube (Ep) y también adquiere mayor velocidad (Ec).

“El trabajo realizado sobre un cuerpo (sistema material) se invierte en aumentar su energía mecánica, ΔEm, suma de cinética y potencial ”

CONSECUENCIA IMPORTANTE:

Si el trabajo vale cero (ΣFx = 0, Δx = 0, ΣFx┴Δx), la variación de energía mecánica es cero, lo que significa que se conserva, y que la suma de Ec y Ep vale lo mismo en cada punto. (Principio de conservación de la energía mecánica).

slide32

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

Alimento

Uso doméstico y servicios

Industria y agricultura

Transporte

ANTERIOR

SALIR

Consumo de energía a lo largo de la historia

Hombre actual

Hombre industrial (XVIII - primera mitad del XX)

Hombre preindustrial (hasta el siglo XVIII)

Hombre agricultor y sedentario (10000 a.C.)

Uso del arco y del fuego (40000 a.C.)

Homo sapiens (150000 a.C.)

slide33

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

%

40

35

30

25

20

15

10

5

0

ANTERIOR

SALIR

Producción de energía en Europa

30,3 %

25,2 %

19,6 %

12,1 %

12,8 %

Energía nuclear

Petróleo y derivados

Gas natural

Energías renovables

Carbón

slide34

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Producción de energía en España

Año 2006

Carbón

Otras renovables

Petróleo

19,5%

23,9%

0,4%

Gas natural

0,2%

Hidráulica

16,9%

49,0%

Nuclear

slide35

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

ANTERIOR

SALIR

Consumo de energía en España

Carbón

Energías renovables

Año 2006

Petróleo y derivados

3,9%

2,1%

Electricidad

20,4%

57,8%

15,8%

Gas

slide36

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

CLIC PARA CONTINUAR

W

F · x

P =

=

= F · v

t

t

ANTERIOR

SALIR

Potencia

A partir de la potencia se define una unidad de energía muy utilizada: kilovatio-hora (kWh).

1kWh = 1000 W · 3600 s = 3,6 · 106 J

La potencia (P) relaciona el trabajo realizado con el tiempo que se emplea en ello:

Ρ= W / t ; Ρ= E / t ;

En el SI la potencia se mide en vatios (W).

Otra unidad de potencia muy utilizada, sobretodo en los países anglosajones, es el “caballo de vapor” CV o HP, su relación con el vatio es la siguiente:

1 CV = 735 W

Potencia y velocidad

La potencia sirve para cuantificar la rapidez de los intercambios de energía. Una potencia grande significa que se realiza una gran cantidad de trabajo en poco tiempo.

Potencias típicas de algunas máquinas.

slide37

ESQUEMA

INICIO

INTERNET

Energía

Trabajo, potencia y energía

IR A ESTA WEB

IR A ESTA WEB

ANTERIOR

SALIR

Enlaces de interés