Trabajo y energia :D

7/23/2019 Trabajo y energia :D

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TRABAJO

En mecnica clsica, se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de

movimiento de un cuerpo. El trabajo de la fuerza sobre ese cuerpo ser equivalente a la

energa necesaria para desplazarlo de manera acelerada. El trabajo es una magnitud fsica

escalar que se representa con la letra (del ingls Work) y se expresa en unidades de

energa, esto es en julios ojoules(J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Ya que por definicin el trabajo es un trnsito de energa, nunca se refiere a l como

incremento de trabajo, ni se simboliza comoW.

El trabajo en mecnica:

Consideremos una partcula sobre la que acta una fuerza , funcin de la posicin de la

sea un desplazamiento elementalpartcula en el espacio, esto es y

(infinitesimal)experimentado por la partcula durante un intervalo de tiempo . Llamamostrabajo elemental, , de la fuerza durante el desplazamiento elemental al producto

escalar ; esto es:

Si representamos por dsla longitud de arco (medido sobre la trayectoria de la partcula) enel desplazamiento elemental, esto es, entonces el vector tangente a la

trayectoria viene dado por y podemos escribir la expresin anterior en la

forma

Ejemplo:

Calcular el trabajo de una fuerza constante de 12 N, cuyo punto de aplicacin se traslada 7m, si el ngulo entre las direcciones de la fuerza y del desplazamiento son 0, 60, 90, 135,

180.
https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Incrementohttps://es.wikipedia.org/wiki/%CE%94https://es.wikipedia.org/wiki/%CE%94https://es.wikipedia.org/wiki/Infinitesimalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Infinitesimalhttps://es.wikipedia.org/wiki/%CE%94https://es.wikipedia.org/wiki/Incrementohttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza


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Si la fuerza y el desplazamiento tienen el mismo sentido, el trabajo es positivo

Si la fuerza y el desplazamiento tienen sentidos contrarios, el trabajo es negativo

Si la fuerza es perpendicular al desplazamiento, el trabajo es nulo.

El trabajo en termodinmica:

En el caso de unsistema termodinmico,el trabajo no es necesariamente de naturalezapuramente mecnica, ya que la energa intercambiada en las interacciones puede ser

tambincalorfica,elctrica, magntica o qumica, por lo que no siempre podr expresarse

en la forma de trabajo mecnico.

No obstante, existe una situacin particularmente simple e importante en la que el trabajo

est asociado a los cambios de volumen que experimenta un sistema (v.g., un fluido

contenido en un recinto de forma variable).

As, si consideramos un fluido que se encuentra sometido a unapresin externa y que

evoluciona desde un estado caracterizado por un volumen a otro con un volumen , eltrabajo realizado ser:
https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_termodin%C3%A1micohttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumenhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_termodin%C3%A1mico


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Energa

El trmino energa (del griego enrgeia, actividad, operacin; de

energs, fuerza de accin o fuerzatrabajando) tiene diversas acepciones y definiciones,

relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner enmovimiento.

Enfsica,energa se define como la capacidad para realizar untrabajo.Entecnologa y

economa,energa se refiere a unrecurso natural (incluyendo a su tecnologa asociada)

para poder extraerla, transformarla y darle un uso industrial o econmico.

Energa potencial:

En unsistema fsico, la energa potenciales la energa que mide la capacidad que tiene

dicho sistema para realizar un trabajo en funcin exclusivamente de su posicin oconfiguracin. Puede pensarse como la energa almacenada en el sistema, o como una

medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra o .

La energa potencial puede presentarse como energa potencial gravitatoria, energa

potencial electrosttica,yenerga potencial elstica.

Ms rigurosamente, la energa potencial es unamagnitud escalar asociada a uncampo de

fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energa

potencial est asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en

dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B

y A.

Energa potencial asociada a campos de fuerza:

La energa potencial puede definirse solamente cuando la fuerza es conservativa. Si las

fuerzas que actan sobre un cuerpo son no conservativas, entonces no se puede definir la

energa potencial, como se ver a continuacin. Una fuerza es conservativa cuando se

cumple alguna de las siguientes propiedades:

El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del caminorecorrido.

El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.

Cuando elrotacional de la fuerza es cero.

Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes (es decir, que cualquiera

de ellas implica la otra). En estas condiciones, la energa potencial se define como:
https://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griegohttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttps://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Econom%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Recurso_naturalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_f%C3%ADsicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_gravitatoriahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_electrost%C3%A1ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_electrost%C3%A1ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_el%C3%A1sticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_escalarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_de_fuerzas_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_de_fuerzas_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_tensorialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_conservativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_conservativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Rotacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Rotacionalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_conservativahttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_tensorialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Campo_de_fuerzas_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_de_fuerzas_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_escalarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_el%C3%A1sticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_electrost%C3%A1ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_electrost%C3%A1ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial_gravitatoriahttps://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_f%C3%ADsicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Recurso_naturalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Econom%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tecnolog%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_%28f%C3%ADsica%29https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttps://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego


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Si las fuerzas no son conservativas no existir en general una manera unvoca de definir la

anterior integral. De la propiedad anterior se sigue que si la energa potencial es conocida,

se puede obtener la fuerza a partir delgradiente de U:

Energa Potencial Gravitatoria

Definimos la energa potencial gravitatoria como la energa que posee un cuerpo

por el hecho de encontrarsebajo la accin de la gravedad.Su valor,para el caso de

alturas pequeas sobre la superficie terrestre, viene dado por:

Ep=mgh

Donde:

Ep: Es la energa potencial del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es

el Julio (J)

m: Masa del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Kilogramo (kg)

g: Valor de la aceleracin que provoca la gravedad. Su unidad de medida en el SIstemaInternacional es el metro por segundo al cuadrado (m/s2)

h: Altura a la que se encuentra el cuerpo . Su unidad de medida en el Sistema

Internacional es el metro (m).

Energa Potencial Elstica

Definimos la energa potencial elstica como aquella que adquieren los cuerpo

sometidos a la accin defuerzas elsticas o recuperadoras. En el caso de un cuerpo

unido a un muelle su valor viene dado por:

Ep=1/2kx^2
https://es.wikipedia.org/wiki/Gradientehttps://es.wikipedia.org/wiki/Gradiente


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Donde:

Ep: Es la energa potencialdel cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema

Internacional es el Julio (J)

k: Constante elstica del muelle. Depende el propio muelle en s, cuanto mayor essu valor, ms trabajo cuesta estirar el muelle. Su unidad de medida en el Sistema

Internacional es Newton por metro (N/m)

x: Distancia hasta la posicin de equilibrio. Su unidad de medida en el Sistema

Internacional es el metro (m)

Energa Cintica:

Cuando un cuerpo est enmovimientoposeeenerga cintica ya que al chocar contra otro

puede moverlo y, por lo tanto, producir un trabajo. Para que un cuerpo adquiera energa

cintica o de movimiento; es decir, para ponerlo en movimiento, es necesario aplicarle una

fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que est actuando dicha fuerza, mayor ser la

velocidad del cuerpo y, por lo tanto, su energa cintica ser tambin mayor.

Otro factor que influye en la energa cintica es lamasadel cuerpo.

Por ejemplo, si una bolita de vidrio de 5 gramos de masa avanza hacia nosotros a una

velocidad de 2 km / h no se har ningn esfuerzo por esquivarla. Sin embargo, si con esa

misma velocidad avanza hacia nosotros un camin, no se podr evitar la colisin.

La frmula que representa la Energa Cintica es la siguiente:

E c = 1 / 2 m v 2

Ec = Energa cintica

m = masa

v = velocidad

Cuando un cuerpo de masa mse mueve con una velocidad vposeeuna energa cintica que

est dada por la frmula escrita ms arriba. En esta ecuacin, debe haber concordancia
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_Concepto.htmlhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_Concepto.htmlhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_Concepto.htmlhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Fuerza_concepto.htmlhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Fuerza_concepto.htmlhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/MasaConcepto.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/MasaConcepto.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/MasaConcepto.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/MasaConcepto.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Fuerza_concepto.htmlhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_Concepto.html


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entre las unidades empleadas. Todas ellas deben pertenecer al mismo sistema. En el

Sistema Internacional (SI), la masa m se mide en kilogramo (kg) y la velocidad ven metros

partido por segundo (m / s), con lo cual la energa cintica resulta medida en Joule (J ).

Energa Mecnica:

Dentro de la energa mecnica hay dos tipos de energa: la energa cintica y la energa

potencial. La suma de ambas siempre se mantiene constante y esigual a la energa

mecnica. Un ejemplo de esta forma de energa es la energa delas olas.

Principio de Conservacin de la Energa Mecnica

La energa no puede ser creada ni destruida solo puede ser transformada. Si la energa potencial

disminuye la energa cintica aumenta.

Ei (sistema)= Ef (sistema)

ECi + EPi = ECf + EPf

-EPf + EPi = ECf - ECi

-(EPfEPi) = ECfECi

-DEP = DEC

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