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Ing. Erick lamilla RubioFISICA NIVEL CERO – B
VERANO 2011
18/07/2011 ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B 2
Eliminaremos los pre-conceptos alternativos de trabajo de Fuerzas y deenergía mecánica de los cuerpos.
Usaremos el concepto de trabajo mecánico para calcular el trabajoefectuado por fuerzas que varían en función de la distancia recorrida.
Analizaremos las propiedades de un resorte ideal y estudiaremos la energíapotencial elástica en función de las propiedades de los resortes..
Describir el Teorema Trabajo y Energía.
Describir el Teorema General del Trabajo y la Energía Mecánica.
Describir la Conservación de la Energía Mecánica.
Realizar ejercicios de aplicación relacionados con el trabajo y la Energía.
Estudiaremos las Fuerzas conservativas y No conservativas actuantes sobreun objeto.
Válgame Dios!, ¿El concepto de Trabajo?... Y yo con tanto trabajo je je
je =)
¿Realmente tenemos claro el concepto de trabajo o no?
18/07/2011 3ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B
Recordando el concepto de trabajo…¿Quedó claro
chicos?
NO…
Quizás esto aclare un poco
las cosas:
18/07/2011 4ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B
W F x
Master Yoda… Entiendo qué es el trabajo algo tiene que ver con la
fuerza… pero, ¿que tiene que ver con la energía?
TRABAJO el cambio de la energía es…
Entonces, ¿que es la energía?
ENERGÍA la capacidad para
producir trabajo es…
Master Yoda, siempre me
quedan claro sus paradojas
18/07/2011 5ING. ERICK LAMILLA R.
NIVEL CERO B
EL CONCEPTO DE TRABAJOEl TRABAJO no es más que un
MECANISMO DE
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA,
representa el TRANSPORTE DE
ENERGÍA DE UN OBJETO A OTRO
ENERGÍA 1
ENERGÍA 2
TRABAJO
La ENERGÍA es la CAPACIDAD
QUE TIENE UN CUERPO para
ejercer fuerza sobre otros y realizar
algún tipo de trabajo
18/07/2011 6ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B
Yo si se FísicaMira PATAN…. El trabajo depende de la fuerza y el desplazamiento ¿verdad? Por lo tanto en las dos imágenes el trabajo es el mismo.
ENTENDISTE
SI SI SI … creo
1 kg
AF = 10 N
Pregunta:
d = 2 m
1 kg
B
F = 10 N
d = 2 m
¿Está correcto lo que dijo Snoopy?a) Si es correctob) No es correcto
Ing. José Saquinaula18/07/2011 7
En las figuras se muestran cajas idénticas de 5 kg que se mueven a la misma velocidad inicial a la derecha. La misma magnitud de fuerza F es aplicada a cada caja para la distancia d que se indica. Ordene de mayor a menor, en base al trabajo hecho sobre la caja por la fuerza F.
…… d
A F
…… d
B F
…… d
C
F
…… d
D
F
Ing. José Saquinaula
Pregunta:
Problema
Ing. José Saquinaula
Un bloque de 5 Kg de masa sube por un plano inclinado liso de 30º
por acción de una fuerza horizontal P de 100 N. Halle el trabajo neto
realizado sobre el objeto cuando ha recorrido 2 m sobre el plano.
PREGUNTA CONCEPTUAL
Dos deportistas amantes delas competencias de velerorealizarán un pequeñoconcurso entre ellos. El equipocompleto (competidor +velero) de un competidor es eldoble de masa del otro y en elmomento de la competenciael viento sopla uniformementepara los dos competidores.
a) ¿Cuál de ellos llegaráprimero?
b) ¿Sobre cuál de ellos serealiza mayor trabajo?
18/07/2011 ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B 10
TRABAJO DE UNA FUERZA VARIABLE
18/07/2011 ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B 11
NO leí en el manual ACME que a medida que avanzaba, la
FUERZA AUMENTABA… ¿Entonces usé erróneamente la ecuación del trabajo de Fuerzas
verdad?
18/07/2011 ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B 12
Cuando debemos analizarfuerzas que varían con laposición, la definición detrabajo para fuerzasconstantes PIERDE SUVALIDEZ
W F x
NO SIRVE PARA
FUERZAS
VARIABLES
Cuidado!!
TRABAJO DE FUERZAS
VARIABLES
Para fuerzas que dependen de la posición, se obtiene
la gráfica F vs. X y el
valor del AREA BAJO ESA CURVA REPRESENTA EL TRABAJO EJECTUADO
SOBRE EL CUERPO
18/07/2011 ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B 13
TRABAJO DE FUERZAS
VARIABLES
Un automóvil que se mueve en línea recta tiene un comportamiento
según se indica en la gráfica adjunta. Para dicho auto determine:
El trabajo neto que se ejerce sobre el auto durante todo el recorrido
Problema
Ing. Erick Lamilla R.
Yo si se FísicaMira…. Cuando el mono sube su energía cinética disminuye y es positiva hasta llegar a cero en su altura máxima, mientras que cuando baja su energía cinética aumenta pero es negativa, si ponemos un sistema de referencia que diga hacia arriba positivo…
ENTENDISTE
SI SI SI … creo
¿Está correcto lo que dijo Snoopy?
a) Si es correctob) No es correcto
Ing. José Saquinaula
1. La energía cinética no depende de la dirección en la que se mueve el cuerpo
a) verdadero b) falso2. Un cuerpo que cambia constantemente su velocidad
tiene energía cinética variablea) verdadero b) falso
3. Si la velocidad de un cuerpo es duplicada, su energía cinética se incrementa a dos veces su valor original
a) verdadero b) falso4. Si observamos dos autos moviéndose, tendrá mayor
energía cinética el que tiene mayor velocidada) verdadero b) falso
Para cada uno de los siguientes enunciados indique si es verdadero o falso.
Ing. José Saquinaula
Pre vuelo:
¿Está correcto lo que está explicando Eugenio?
a) Si es correctob) No es correcto
Ing. José Saquinaula
Se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar trabajo en virtud de su posición.
gU mgy
Ing. José Saquinaula
Está energía puede ser positiva negativa o cero pero para
saber eso necesitamos poner un nivel de referencia. Si esta
arriba de ese nivel es (+) si esta debajo es (-) y si está en el nivel de referencia es cero.
Compruebe lo aprendido
Se levanta una piedra para dejarla a una cierta altura h como se indica en la figura.
Cual de las siguientes trayectorias indica mayor energía potencial medido desdeel suelo.
a) la trayectoria ab) la trayectoria bc) la trayectoria cd) cualquiera de las trayectoriase) No es posible determinarlo porque falta la masa de la piedra
Ing. José Saquinaula
Una esferita de 1 kg parte del reposo de la posición A. Rueda por la
trayectoria que se indica hasta llegar al punto B con una rapidez de 9 m/s,
coloque el nivel de referencia en el suelo y determine:
Problema
a) La energía cinética en el punto B
b) La energía potencial gravitacional en los puntos A y B.
c) El trabajo realizado por el peso.
Ing. José Saquinaula
La Montaña Rusa
18/07/2011 ING. ERICK LAMILLA R. NIVEL CERO B 21
Una pareja decide subir a la montaña rusa, ambos en conjunto con el carrete tienen 700Kg y son dejados caer desde una altura de 90 m como se muestra en la figura. El carrete comienza a moverse con la pareja en la pista, la misma que presenta una fricción despreciable en la pendiente, el conjunto adquiere velocidad e ingresa a un lazo circular de 20 m de radio , hasta llegar al tope del mismo (B) a 50 m de la referencia. El conjunto termina la vuelta completa y el tan emocionante viaje se acaba.
a) Indique en que punto de la pista el conjunto tendrá su máxima rapidez y obtenga dicho valor
b) Calcule la fuerza de contacto que ejerce el lazo sobre el conjunto en el punto B
Se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar trabajo en virtud de su deformación.
21
2eU k x
Ing. José Saquinaula
Pon atención;La letra k se llama constante elástica, tiene unidades de (N/m) y depende de cada material. Δx (m) se llama deformación y no es más que saber cuanto lo estiraste o cuanto lo comprimiste.
Entonces si a un resorte cuando lo estiro mide 1 m, ese valor va en la ecuación
Parece que no entendió.
Síguele explicando Eugenio
En la grafica se observa un bloque y un resorte en tres diferentes situaciones.En (a) el resorte está en la posición de equilibrio no se encuentra ni comprimido ni estirado (longitud natural). La energía elástica es nula
En (b) el resorte se estira por acción de la fuerza aplicada al bloque almacenandoenergía. Por su propiedad elástica el resorte ejerce una fuerza contraria al desplazamiento tratando de regresar a la situación (a).
En (c) el resorte se comprime y al igual que la situación (b) almacena energía, además observamos que el resorte empuja al objeto tratándolo de llevar a la posición (a).
Ing. José Saquinaula
CREO QUE ENTENDÍLa fuerza que ejerce el resorte para regresar a su posición de equilibrio es directamente proporcional a la deformación actuando siempre en dirección contraria de ahí el origen del signo negativo; y está relacionado de la siguiente manera:
RF k x
LEY DE HOOKE
Ing. José Saquinaula
Más adelante vamos a resolver problemas
unificando los capítulos anteriores
NOOOOOOOOYa me olvidé lo anterior
Una fuerza de 540 N estira cierto resorte 0.15 m ¿Qué energía potencial tieneel resorte cuando una masa de 60 kg cuelga verticalmente de él?
Problema 1
En la grafica se observa como varia la fuerza en función del desplazamiento, encuentre la energía potencial cuando x = 50 cm.
Problema 2
Ing. José Saquinaula
