TRABAJO Y ENERGÍA

TRABAJO Y ENERGÍA

[pic 1]

Energía.

Es una propiedad característica a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. Se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo, y está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante una corriente eléctrica.

[pic 2]

Es también, la capacidad de los cuerpos o conjunto de éstos para efectuar un trabajo. Todo cuerpo material que pasa de un estado a otro origina fenómenos físicos que representan manifestaciones de alguna transformación de la energía.

La energía desempeña un papel muy importante en el mundo actual, por lo cual se justifica que la conozcamos mejor.

1.- ¿Cuántos tipos de energía conoces?           

2.- ¿Qué es la energía eléctrica?           

[pic 3]

3.- ¿Qué es la energía eólica?          

[pic 4]

4.- ¿Qué es la energía química?          

[pic 5]

CONCEPTO DE TRABAJO MECÁNICO

Cuando alguien levanta una carga contra la gravedad de la Tierra, está realizando trabajo. Cuanto más pesada sea la carga o más alto se levante ésta, más trabajo se está haciendo. Dos factores intervienen en todos los casos donde se realiza trabajo:

1. la aplicación de una fuerza y

1. el movimiento de algo a causa de esa fuerza. Para el caso más simple, donde la fuerza es constante y el movimiento ocurre en línea recta en la dirección de la fuerza, el trabajo realizado por una fuerza aplicada sobre un objeto se define como el producto de la fuerza y la distancia a través de la cual el objeto se mueve. En forma más concisa:

[pic 6]

Trabajo = fuerza X distancia

[pic 7]

Si levantas dos cargas un piso arriba, estás haciendo dos veces el trabajo que requiere levantar una sola carga, porque la fuerza necesaria para levantar dos veces el peso es el doble. En forma análoga, si levantas una carga dos pisos en lugar de uno, realizas el doble de trabajo porque la distancia es el doble.

Así, la definición de trabajo involucra tanto una fuerza como una distancia. Un levantador de pesas que sostiene sobre su cabeza una barra que pesa 1000 Newton no trabaja sobre la barra con pesas. En verdad puede cansarse mucho cargándola, pero si la barra con pesas no se mueve por la fuerza que ejerce, el levantador de pesas no hace trabajo sobre la barra con pesas.

La unidad de medida del trabajo en el SI es el Joule. De la simple observación de esta ecuación, se puede apreciar que el trabajo es cero si se cumple alguno de los siguientes puntos:[pic 8]

• La fuerza es nula.
• El desplazamiento es nulo.
• La fuerza y el desplazamiento son perpendiculares entre sí.

vería de la siguiente manera.

T = (F) (d) (cos 𝖺)

Si la fuerza que mueve el cuerpo se encuentra con una inclinación en la dirección donde se efectúa el desplazamiento, tendríamos un ángulo “𝖺” y la fórmula se

[pic 9]

Donde F y d son la fuerza y el desplazamiento, y 𝖺 es el ángulo entre F y d.

5.- ¿Qué es el trabajo mecánico y en que unidades se mide?

[pic 10]

6.- Si se mueve horizontalmente un bloque de 500 Newtons una distancia de 15 metros, ¿Cuál es el trabajo realizado (considera despreciable la fricción del bloque con el piso).

7.- Un bloque es jalado por una fuerza cuya magnitud es de 12 N que forma un ángulo de 30º respecto a la dirección del desplazamiento. ¿Cuál será el trabajo realizado si el desplazamiento del bloque es de 3 m?

[pic 11]

LA POTENCIA MECÁNICA

Se define como la rapidez con que se realiza un trabajo. Se mide en watts (W) y se dice que existe una potencia mecánica de un watt cuando se realiza un trabajo de un joule por segundo: 1 W = J/seg.

[pic 12]

Por ejemplo, mientras una persona sube por una escalera un bulto de cemento de 50 kg a un departamento que se encuentra en reparación en el cuarto piso de un edificio, otra persona utilizando una polea, sube otro bulto de 50 kg hasta el mismo piso en un menor tiempo, ¿quién realiza mayor trabajo? puesto que cada quien elevó un bulto de 50 kg a la misma altura el trabajo realizado es el mismo, sólo que uno lo efectuó en menor

tiempo. Lo mismo ocurre con la combustión de la gasolina, se puede tardar 1 hora en consumirse o en un instante en una explosión.

El hombre siempre ha buscado realizar su trabajo en el menor tiempo posible, de ahí la necesidad de introducir un nuevo concepto que señale claramente con qué rapidez se hace un trabajo, este concepto recibe el nombre de potencia. Por definición: Potencia mecánica es la rapidez con que se realiza un trabajo. Su expresión matemática es:

P = T

         t donde:

P = potencia en Joules/seg = watts (W). T = trabajo realizado en Joules (J).

t = tiempo en que se realiza en trabajo en segundos (seg).

Potencia doble significa que hará la misma cantidad de trabajo en la mitad de tiempo o dos veces el trabajo en el mismo tiempo. La ventaja principal de un motor de automóvil potente es la aceleración que puede producir. Puede hacer que un automóvil alcance una velocidad determinada en menos tiempo que los motores menos potentes.[pic 13]

...