Fisica Trabajo(1)

8/17/2019 Fisica Trabajo(1)

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ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA

INTRODUCCIÓN.

La Física es una ciencia de gran importancia que se encuentra presente en una

gran parte de los ámitos de nuestra sociedad! con m"ltiples aplicaciones en

otras áreas cientí#icas como las telecomunicaciones! instrumentaci$n m%dica!

io#ísica & nue'as tecnologías entre otras.

La Física en el (ac)illerato puede estructurarse en tres grandes loques*

mecánica! electromagnetismo & #ísica moderna. La mecánica! a su 'e+ se 'a a

di'idir en interacci$n gra'itatoria! mecánica ondulatoria & $ptica! con el o,eti'o

de completar la imagen mecánica del comportamiento de la materia &

demostrar tami%n la integraci$n de los #en$menos luminosos en el

electromagnetismo! que lo con'ierte! ,unto con la mecánica! en el pilar

#undamental de la #ísica clásica. Con el #in de e-plicar de #orma satis#actoria

aquellos aspectos que la #ísica clásica no puede solucionar! se introduce un

tercer loque que es el de #ísica moderna.


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n los sistemas #ormados por un o,eto que interacciona con algoelástico! como un resorte o una liga! la #uer+a que act"a sore loscomponentes del sistema es directamente proporcional a la distancia que

el elástico se estira o se comprime. /i un peso de 01 N colgado de unresorte pro'oca que se estire 2 cm! un peso de 31 N causar 4 que elresorte se estire 01 cm. La relaci$n entre la magnitud de la #uer+a 5F6 & elcamio en la longitud del medio elástico 5-6 puede e-presarse como*

F 7 8-

Donde 8 es una constante que tiene un 'alor distinto para cada cuerpo elástico& es una medida de su rigide+. ntre más grande sea el 'alor de 8! para unresorte por e,emplo! ma&or #uer+a )ará que aplicar para estirarlo o comprimirlouna distancia -.

Las unidades de la constante 8 son 9g:s3! & al multiplicarlas por las unidadesdel camio de longitud - en el /I 5m6! se otienen unidades de #uer+a

59g ; m:s3 7 ne


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La energía potencial de un sistema #ormado por un medio elástico encontacto con otro cuerpo tami%n depende de los 'alores de K & del camiode longitud -. n particular! es ma&or entre más rígida es la parte elástica &entre más se de#orma! pues eso )ace que el sistema pueda adquirir ma&or

energía cin%tica cuando se suelte. Cuando disparas una liga para golpear uno,eto! =qu% pre#ieres! una liga dura o una landa>! =la estiras muc)o opoco>

?ara e'aluar la energía potencial elástica 5p6 del sistema es necesariotomar el siguiente producto*

@sí! al comprimir 3 ; 013 m 53 cm6 el resorte de una pistola de dardos! conuna constante elástica K 7 A ; 013 9g:s3! la energía potencial elástica queadquiere es*

ste 'alor da una idea de la energía cin%tica que puede adquirir el dardo alser disparado. Como puedes 'er! la energía potencial elástica tami%n semide en ,oules en el /istema Internacional de Unidades! lo mismo quecualquier otra #orma de energía! por lo que el ,oule se considera la unidad demedida de la energía en el /I.

Fig. 3 @l estirar un resorte! aumenta su energía potencial en proporci$n a suestiramiento al cuadrado 5-36.


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ENERGÍA POTENCIAL ELÁSTICA (EPE)

s la energía acumulada en un cuerpo elástico tal como un resorte. /e calculacomo*

8 7 Constante del resorte

B- 7 Despla+amiento desde la posici$n normal

pe 7 nergía potencial elástica

n este o,eto se puede almacenar energía.

/i )as in'estigado un ,uguete de este tipo )arás descuierto queposee un resorte capa+ de de#ormarse & recuperar su #orma original.

Un resorte comprimido tiene energía potencial. ?or eso al arir laca,a lo de,a e-pandir & energía potencial en parte se trans#iere aenergía cin%tica.

La energía almacenada en el resorte estirado o comprimido o en otromaterial elástico se llama energía potencial elástica

/e almacena energía en el resorte si está comprimido o estirado.


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La energía potencial elástica es la que almacena un o,eto por el )ec)o deestar de#ormado.


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E!ERCICIOS RES"ELTOS#

$) %&' istancia se e*e estirar 'n resorte c'+a constante eelasticia es e ,- N./ 0 para 1'e 'na /asa s'2eta

3ori4ontal/ente tenga 'na energía potencial elástica e $5-- ! 6

5) "n 'erpo esta 'nio a 'n resorte 3ori4ontal/ente 1'e en posici7n

A tiene 'na e8or/aci7n e 9 c/ Por /eio e 'na 8'er4a e 5- N

se estira :asta lle;arlo a la posici7n < con 'na e8or/aci7n e =

c/ Econtrar#a) La constante e e8or/aci7n el>stica el resorte*) El tra*a2o reali4ao por la 8'er4a el>stica


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Un muelle de constante 8 7 NEm0 & de posici$n de equilirio -1 7 .2

cm es comprimido desde los 3.2 cm a los 0.2 cm. Determina*

La di#erencia de energía potencial entre los dos puntos

Sol'ci?n

@ATOS

Constante elástica 8 7 NEm0

?osici$n de equilirio del muelle -1 7 .2 cm 7 .2E013 m

?osici$n inicial del muelle -i 7 3.2 cm 7 3.2E013 m

?osici$n #inal del muelle -# 7 0.2 cm 7 0.2E013 m


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Consieraciones pre;ias

La distancia al punto de equilirio en la posici$n inicial! 'iene dada por -1 -i 70E013 m

La distancia al punto de equilirio en la posici$n #inal! 'iene dada por -1 -# 73E013 m


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RESOL"CIN

$ La energía potencial elástica en el el punto inicial pipi703⋅9⋅5-1G-i6373⋅50⋅01G36370.2⋅01GA H

5 La energía potencial elástica en el el punto #inal p#

p#703⋅9⋅5-1G-#6373⋅53⋅01G3637⋅01GA H

?or "ltimo! la di#erencia de energía potencial elástica

Jp7p#Gpi7⋅01GAG0.2⋅01GA7A.2⋅01GA H

Un resorte se comprime 32 cm luego que se le aplica una #uer+a de A1Ndeterminar*

a6 Corriente elástica del resorte.

6 ?e

a6 F7R - 6

2

2

1 Kx EPe =

X

F R =

EPe = 0.5 (160m

N

)(0, 25m)2

K = 40N k EPe = 5(J).

0,25m

K = 160m

N


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Un resorte tiene una constante elástica de A1.111 dinas:cm & se )a de#ormado03 cm. Determinar*

a6 La #uer+a aplicada que pro'oc$ tal de#ormaci$n

6 nergía ?otencial lástica

a) F=R x

F = 40.000cm

dinas

* 12 cm

F = 480000 dinas

) EPe =2

1

(40000cm

dinas

)(12 cm)2

EPe = 2,88 * 106 e!"i#s.

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