Fisica Generales

ACTIVIDAD No. 9

1. INVESTIGAR

* Trabajo y potencia.

* Teoría de la Energía cinética y Potencial.

* Fuerza conservativa y teorema de la conservación de la energía.

* Equivalencia masa-energía.

* Cuantificación de la Energía.

* Movimiento Lineal y choque.

* Rotación de un objeto rígido alrededor de un eje fijo.

* Movimiento de rodamiento.

* Termodinámica: Temperatura y ley cero, calor y primera ley, teoría cinética de los gases, máquinas térmicas, entropía y segunda ley.

2. DEMOSTRAR LO INVESTIGADO CON PRUEBAS, EJEMPLOS PRÁCTICOS Y EXPERIMENTOS.

TRABAJO PRÁCTICO:

* Trabajo y potencia.

* Teoría de la Energía cinética y Potencial.

* Fuerza conservativa y teorema de la conservación de la energía.

* Movimiento de rodamiento Lineal y choque.

* Rotación de un objeto rígido alrededor de un eje fijo.

* Termodinámica: Temperatura y ley cero, calor y primera ley, teoría cinética de los gases, máquinas térmicas, entropía y segunda ley.

ACTIVIDAD # 9

1. TRABAJO Y POTENCIA.

EL TRABAJO: físicamente considerado, es una magnitud directamente proporcional a la fuerza, y al espacio recorrido por el punto de aplicación de dicha fuerza en su misma dirección.

POTENCIA: es una magnitud directamente proporcional al trabajo, e inversamente proporcional al tiempo correspondiente.

La potencia de un mecanismo es un concepto muy importante pues en un motor, por ejemplo, lo que interesa no es la cantidad total de trabajo que puede hacer hasta que se descomponga sino la rapidez con la que pueda entregar el trabajo, es decir, el trabajo que puede hacer en cada unidad de tiempo, que es precisamente la potencia.

2. TEORÍA DE LA ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL.

ENERGÍA CINÉTICA: es la capacidad que poseen los cuerpos en movimiento para producir un trabajo; como ejemplos de esta clase de energía podemos citar; corriente de agua o aire, proyectil disparado, tren en marcha, ciclistas en carrera, etc...

En todos estos ejemplos citados, los cuerpos se encuentran en movimiento y con capacidad sobrada para realizar un trabajo.

ENERGÍA POTENCIAL: es la capacidad que tienen los cuerpos para producir un trabajo, en virtud de su forma o de la posición que ocupan. Un cuerpo que se encuentra a cierta altura (martillo) y se deja caer, es capaz de realizar un trabajo, como por ejemplo clavar una estaca. Los grandes depósitos de agua situados a considerable altura (represa) son una verdadera fuente de energía potencial; en efecto si el agua se conduce por tuberías adecuadas es posible activar turbinas que permitirán la realización de grandes trabajos.

Durante la colisión, la energía cinética total disminuye primero y luego aumenta en las etapas intermedias ha desaparecido parte de la energía cinética. ¿Qué pasa con esta energía cinética perdida? Puesto que, luego toda se recobra, debe estar almacenada en el sistema que está en interacción. A esta energía almacenada la llamamos energía potencial del sistema.

Un ejemplo de energía potencial es el resorte parachoques. Es un sencillo ejemplo de energía almacenada. Considérese que una masa m que resbala con velocidad constante sobre una mesa horizontal desprovista de rozamiento. La masa choca contra un resorte parachoques sujetado a un cuerpo grande tan pesado que difícilmente se mueve. Cuando la masa en movimiento da contra el resorte este se comprime ejerciendo una fuerza contraria sobre la masa en movimiento y disminuyendo su velocidad. La energía cinética del cuerpo en movimiento disminuye hasta que su velocidad es cero. En este momento ha desaparecido la energía cinética del cuerpo y el resorte se halla comprimido al máximo. Toda la energía se almacena como energía potencial. Después la masa adquiere velocidad en dirección contraria. Finalmente, se separa del resorte con su rapidez y energía cinética originales. Toda la energía cinética perdida durante la compresión ha sido recobrada durante las compresiones intermedias, la energía era parcialmente cinética y parcialmente potencial.

3. FUERZA CONSERVATIVA Y TEOREMA DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA: las transformaciones anteriores significan que toda la energía cinética se pueden convertir en energía de posición, y toda esta en cinética, sin que desaparezca un solo ergio. Es la misma cantidad de energía que se transforma.

Se concluye entonces que:

“En la naturaleza no se puede ni crear ni aniquilar la energía, sino únicamente transformarla”.

4. EQUIVALENCIA MASA-ENERGÍA.

Como consecuencia de las premisas teóricas de la Teoría de la relatividad especial, Albert Einstein obtuvo una serie de ecuaciones que tuvieron consecuencias importantes e incluso desconcertantes. Una de ella fue la demostración de que cuando una partícula viaja a una velocidad cercana a la luz, su masa aumenta y requiere cantidades de energía cada vez mayores para propulsarla. Es decir, la masa, la energía y la velocidad de la luz estaban de algún modo vinculadas.

La Ecuación de Einstein, relacionando masa y energía figura hoy entre las más famosas del mundo, dice así:

E = mc2

Donde:

E = representa la energía,

m = a la masa y

c = a la velocidad de la luz.

5. CUANTIFICACIÓN DE LA ENERGÍA.

La energía radiante no se considera como una función continua que pueda adoptar cualquier valor, sino que se supone formada por la suma de cuantos o unidades de energía de carácter paramétrico.

Max Plank supuso el cuanto (e) como una magnitud función de la frecuencia (y) de la radiación. Esta magnitud está relacionada por el factor de proporcionalidad (h), conocido como constante de Plank, de tal modo que, Este concepto que había sido aplicado a la luz en un principio, lo fue más tarde a los fenómenos fotoeléctricos y atómicos.

En 1900, descubrió una constante fundamental, la denominada constante de Planck, usada para calcular la energía de un fotón. Esto significa que la radiación no puede ser emitida ni absorbida de forma continua, sino solo en determinados momentos y pequeñas cantidades denominadas cuantos o fotones. La energía de un cuanto o fotón depende de la frecuencia de la radiación:

Donde h es la constante de Planck y su valor es 6,62 por 10 elevado a -34 julios por segundo o también 4,13 por 10 elevado a -15 electronvoltios por segundo.

Este experimento fue realizado con el fin de demostrar la CUANTIFICACIÓN DE LA ENERGÍA.

...