Energía mecánica

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D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey,

Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2011

Física I

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Módulo IV. Energía mecánica

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Introducción al módulo

¿En qué piensas cuando se habla de “energía”?

Normalmente cuando escuchamos el término energía, pensamos en la energía eléctrica o en una persona que tiene mucha energía porque trabaja de manera incansable.

Difícilmente consideramos que un objeto en movimiento o a cierta altura, pudiera tener energía, pensamos que si se mueve o se encuentra a cierta altura tiene una fuerza que se puede manifestar al golpear otro objeto, esto es parcialmente cierto, pero generalmente no consideramos que esa fuerza proviene de la energía que tiene el objeto debido a su velocidad o a su altura.

También sabemos de manera intuitiva que para que se produzca una energía es necesario “hacer algo”, por ejemplo si una persona tiene mucha energía se debe posiblemente a que ha ingerido alimentos en forma adecuada, o que la energía eléctrica se debe a un generador que mediante su movimiento de rotación la produjo. La energía mecánica no es la excepción, es producida por un trabajo o por algún otro tipo de energía.

¿Qué papel juega el “movimiento” en la transformación de la energía?

Para responder esta pregunta debemos pensar que a lo largo del curso aprendimos que el movimiento de un objeto tiene ciertas características que asocia diferentes variables, estas características se presentan como un efecto de las diferentes fuerzas que actúan sobre el objeto,

En esta última parte del curso analizaremos en un objeto, que ese movimiento y esas fuerzas son capaces de transformarse sin que exista una pérdida real de la posibilidad que tienen de producir un efecto sobre el objeto o sobre otros objetos

Competencias

Las competencias de este módulo son las siguientes:

Las competencias que desarrollarás en este módulo, son las siguientes:

 Reconocer la forma en que el trabajo mecánico es desarrollado sobre un objeto mediante análisis de las fuerzas que actúan sobre él para diferenciar si es a favor o en contra del movimiento.

 Interpretar la relación entre la potencia, el trabajo y el tiempo mediante el análisis de la ecuación correspondiente para estimar la potencia de una máquina al ser comparada contra otra.

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 Analizar el comportamiento de las variables que determinan la energía potencial y cinética de un cuerpo mediante el análisis de las ecuaciones correspondientes para inferir los cambios en dichas energías.

 Reconocer la relación entre el trabajo y las energías potencial y cinética mediante el análisis de la ley de la conservación de la energía para utilizarla en la solución de ejercicios numéricos.

Conoce a continuación las unidades que componen este módulo:

Unidad 1 Trabajo y potencia Unidad 2 Energía mecánica y su conservación

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Unidad 1 Trabajo y potencia

Introducción

Observa la siguiente fotografía y reflexiona sobre las siguientes preguntas:

1. ¿Qué está realizando la persona?

2. ¿Crees que él esté realizando un trabajo? ¿por qué?

3. ¿Crees que es fácil para él realizar esa actividad?, ¿por qué?

Como te podrás dar cuenta la persona está empujando hacia la derecha, el tratar de mover algo, el hecho de aplicar la fuerza para realizar un movimiento implica “trabajo”.

La velocidad con la que se realice el trabajo va definir la potencia con la que lo hace.

En esta unidad aprenderás a identificar mediante análisis y cálculos, cómo a través del trabajo y la potencia la energía se transforma cíclicamente.

Competencias

La competencia que desarrollarás a lo largo de la unidad es:

 Reconocer las condiciones que debe cumplir una fuerza para efectuar un trabajo mecánico.

 Calcular el trabajo neto sobre un objeto sometido a la acción de diferentes fuerzas.

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 Interpretar la relación entre el trabajo y tiempo necesario para efectuarlo como variables que determinan la potencia de una máquina.

 Calcular el valor de la potencia mediante la manipulación de las variables que determinan su valor.

Los temas que componen la unidad son los siguientes:

Número del tema Nombre del tema Tema 1 Trabajo mecánico Tema 2 Potencia

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Tema 1 Trabajo mecánico

A diario realizamos trabajo: al caminar, al levantar una caja, cuando movemos una silla o llevamos un libro hasta un segundo piso, en todos los casos aplicamos una fuerza para lograr el movimiento de algo.

Físicamente, se podría explicar a esta acción de la siguiente manera:

Un concepto muy relacionado con el trabajo mecánico es la potencia, la cual es una variable deseable en las máquinas, debido a que cuando escuchamos que la potencia es considerable, sabemos que dicha máquina es capaz de realizar mucho trabajo, o que el trabajo puede ser realizado en poco tiempo.

La potencia la escuchamos muy comúnmente en los aparatos eléctricos tales como motores, ventiladores etc. También la potencia es mencionada en las especificaciones de los automóviles y en una gran variedad de máquinas.

Tomando en cuenta lo dicho en la página anterior…

 ¿Podemos pensar que el ser humano es capaz de desarrollar un trabajo mecánico?

 Y si es así ¿eso significaría que tiene cierta potencia, a pesar de no ser una máquina?

Descubramos estás respuesta a través del estudio de esta unidad.

Cuando un objeto se somete a una o más fuerzas y existe un movimiento, se dice que sobre el objeto se está desarrollando un trabajo.

Para que exista trabajo mecánico es necesaria la presencia de una fuerza, la cual se mantiene a lo

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