Trabajo, Potencia y Energía

TRABAJO

En física decimos que una fuerza realiza un trabajo mecánico cuando vencen la resistencia de otros agentes y lo movilizan de un lugar a otro.

Donde el trabajo es igual a la fuerza realizada por la distancia.

W = f . d.

 

Pero esta formula la podemos aplicar solamente cuando la fuerza ejercida se encuentra en las ejes de la X. pero cuando se encuentra una fuerza orientada o con un ángulo de inclinación basta con descomponerlos. O tal vez utilizando la siguiente formula:

 

W = f . d Cos α        

            

EJERCICIOS:

Una fuerza de 3N actua a lo largo de una distancia de 12m en dirección y sentido de la fuerza. Encuentre el trabajo realizado

    Datos:

    F= 3N                                              W= F.d.Cos α

    D= 12m                                           W= 3N . 12m . 1

    W= ?                                                W= 36 J

    α = 0o

 

 

EJERCICIOS 3:

En la figura se supone que el objeto se jala con una fuerza de 75N en la dirección de 280 sobre la horizontal ¿Cuánto trabajo desarrolla la figura al girar el objeto 8m?

 

ENERGÍA

Al respecto, si un cuerpo realiza su energía tiende a disminuir en cantidad igual al trabajo realizado. En cambio si el cuerpo efectua un trabajo, su energía tiende a aunmentar en cantidad subministrada, por consiguiente las unidades empleadas para medir la energía son los mismo que utilizamos para medir el trabajo

 

ENERGÍA CINÉTICA

ENERGIA CINETICA.- Es la energía que posee un cuerpo (una masa) cuando se encuentra en posición inmóvil.

La energía cinetica se obtiene calculando el trabajo que debe hacerse sobre un cuerpo que parte del reposo para que adquiera la velocidad V, sea F la fuerza aplicada, del espacio recorrido por el cuerpo y a su aceleración, el trabajo realizado por la fuerza es:

 

Ec= F.d

Ec= m.a.d

Ec= ½ m.V2      formula de la energía

 

 

ENERGÍA POTENCIAL

ENERGIA POTENCIAL.- es la aptitud que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de posiciono configuración a causa de la fuerza que actua sobre el mismo.

Es la misma energía potencial que tiene un cuerpo pero que se convierte en cinetica cuando el cuerpo se pone en movimiento.                   

Ep= m.g.h

ENERGIA TOTAL O FINAL.- Una variante para calcular el trabajo la tenemos cuando conocemos la energía cinetica final y conocemos la energía cinetica inicial utilizando el teorema de trabajo- energia Un cuerpo puede poseer a la vez energía cinetica y energía potencial. La energía total de un cuerpo es la suma de todas las formas de energía que posee. En el caso de un cuerpo de masa m que se mueve con velocidad v a la altura h, como avión, su energía total es:

Et= Ec + Ep

EJERCICIOS DE APLICACIÓN:

Un cuerpo de 5 kg de peso cae libremente desde una altura de 3m. Calcular la energía cinetica del cuerpo en el momento de llegaral suelo y demuestre que es igual a la energía potencial del mismo antes de caer

Datos:

masa = 5 kg                    V2= Vo2 + 2ad

altura = 3 m                V2= 2( 9,8 m/seg2) 3 m

Ec     = ?                     V2= 58,² m2/seg

Ep     = ?

 

Energia cinetica                                                Energia potencial

Ec = ½ m.v2                                                                                      Ep = m.g.h

Ec = ½ ( 5 )( 58,8 m2/s2 )                                              Ep = 5 kg. 9,² m/s2

Ec = 147 J                                                                    Ep = 147 J

 

 

8g.  = 0,008 kg

Calcular la energía cinetica en Joules de una bala de rifle de 8g, que lleva una velocidad de 500 m/s

Datos:

m= 8 s                                             Energia cinetica

v= 500 m/s                                         Ec= ½ m.v2

Ec = ?                                                              Ec= ½ ( 0,008 kg )( 500 m/s)2

                                                                              Ec= ½ ( 0,008 kg )( 25000 m2/s2)

                                                           Ec= 1000 J

 

Un cuerpo cae en 5s partiendo del reposo ¿ Cuál será su energía cinetica a llegar al llegar al suelo, se tiene una masa de 0,01 kg ?

 

Datos:

                               Energia cinetica

m= 0,001 kg           Vf = Vo * g.t                                                            Ec= ½ m.v2

t  = 5 s                    Vf = 9,8 m/s2 * 5 s                                                  Ec= ½ ( 0,01 kg )( 49 m/s)2

                               Vf = 49 m/s                                                           Ec = ( 0,001 kg )* ( 2401 m2/s2 ) / 2

      Ec= 2401/2 J

    Ec= 1200 J

 

Desde un avion cuya velocidad es de 270 km/h se déjà caer una bomba de 10 kg. Si el avión se encuentra a una altura de 1000 m. Calcular:

  1. Su energía cinetica
  2. Su energía potencial inicial
  3. Su energía total
  4. La velocidad con la que llegara al suelo

                                                   

Datos:

Vo= 270 km/h   75 m/s                                                Energia cinetica                                                 

 m = 10 kg                                                                 Ec = ½ m.v2

 h  =  100 m                                                               Ec = ½ 10kg ( 75 m/s )2

                                                                                 Ec = 28125 J

 

Velocidad final

 Vf2 = Vo2 + 2gh

 Vf2 = ( 75 m/s )2 ´+ 2( 9,8 m/s )2 + ( 1000m )

 Vf = 2/s2

 Vf =  m2/s2

 Vf = 158, 82 m/s

 

 

        Energia potencial                                                  Energia total

 Ep = m.g.h                                                                  Et = Ec + Ep

 Ep = (10 kg ) ( 9,8 m/s2 ) ( 100h )                                 Et =( 28125 J )+( 9800 J )

 Ep =9800 J                                                                 Et = 126125 J

 

 

POTENCIA

Es aquella magnitud escalar que nos indica la rapidez con la que se puede realizar un trabajo.

 

P = E / t     =     f . d / t            =    f . V        <--   velocidad constante