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Trabajo - Presentación para IAFI

Junio 2013
by

Blanca Pérez

on 31 May 2013

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Transcript of Trabajo - Presentación para IAFI

Trabajo, energía,
fuerzas conservativas y
no conservativas TRABAJO TRABAJO Trabajo y energía cinética Energía En física, para que haya trabajo, es precisa una fuerza sobre un objeto y un desplazamiento de éste.

El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

La unidad de trabajo es la unidad de fuerza multiplicada por la de distancia. En el SI la unidad de fuerza es el newton y la de distancia es el metro, así que el joule equivale a un newton-metro (N.m) En un sistema físico, la energía cinética de un cuerpo es energía que surge en el fenómeno del movimiento.

Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo hasta la velocidad que posee.

Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su velocidad o su masa.

Para que el cuerpo regrese a su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética. Suele abreviarse con letra Ec o Ek. Igual que el trabajo, la energía cinética de una partícula es un escalar; solo depende de la masa y la rapidez de la partícula, no de su dirección de movimiento.

La energía cinética nunca puede ser negativa, y es cero solo si la partícula está en reposo.

El trabajo efectuado por la fuerza neta sobre una partícula es igual al cambio de energía cinética de la partícula:

El teorema del trabajo y la energía relaciona estos dos conceptos: Cuando actúan fuerzas sobre una partícula mientras sufre un desplazamiento, la energía cinética de la partícula cambia en una cantidad igual al trabajo total realizado sobre ella por todas las fuerzas.

Esta relación, llamada teorema trabajo-energía, es válida para fuerzas tanto constantes como variables, y para trayectorias tanto rectas como curvas de la partícula; sin embargo, sólo es aplicable a cuerpos que pueden tratarse como partículas.

El trabajo efectuado por la fuerza neta sobre una partícula es igual al cambio de energía cinética de la partícula.
Energía Potencial La energía asociada con la posición se llama energía potencial.

La energía potencial está asociada a las fuerzas que actúan entre las partículas de un sistema, de modo que para modificar la posición de las partículas es necesario realizar un trabajo en contra de ellas.

Así, para comprimir un muelle hay que hacer un trabajo exterior venciendo las fuerzas elásticas. Para elevar un cuerpo a una cierta altura hay que vencer las fuerzas gravitatorias de atracción cuerpo-Tierra. Energía Potencial Gravitatoria Energía potencial gravitatoria es aquella energía que poseen los cuerpos que se encuentran en altura.

Esta energía depende de la masa del cuerpo y de la atracción que la Tierra ejerce sobre él (gravedad).

La energía potencial gravitatoria es aquella que poseen los cuerpos por el hecho de estar a una cierta altura sobre la superficie terrestre (u otro astro). Energía Potencial Elástica La energía elástica o energía de deformación es el aumento de energía interna acumulada en el interior de un sólido deformable como resultado del trabajo realizado por las fuerzas que provocan la deformación.

Describiremos el proceso de almacenar energía en un cuerpo deformable. Como un resorte o una banda de hule, en términos de energía potencial elástica. Un cuerpo es elástico si recupera su forma y tamaño original después de deformarse.
Fuerzas Conservativas

El trabajo realizado por una fuerza cuando una partícula se mueve desde un punto A a un punto B depende en general del camino recorrido. Por ejemplo, una fuerza de rozamiento realiza un trabajo mayor cuanto mayor sea la distancia recorrida, aunque los puntos iniciales y finales sean los mismos en todos los caminos.

Existe una clase de fuerzas, denominadas fuerzas conservativas, para las cuales el trabajo entre dos puntos es independiente del camino que se emplea para ir de uno a otro
Fuerzas No Conservativas Las fuerzas no conservativas son aquellas en las que el trabajo realizado por las mismas es distinto de cero a lo largo de un camino cerrado.

El trabajo realizado por las fuerzas no conservativas es dependiente del camino tomado. A mayor recorrido, mayor trabajo realizado.

Ejemplos de fuerzas no conservativas serían:

Fuerza de rozamiento
Fuerza magnética
Una consecuencia importante de lo que hemos visto hasta ahora es que los diferentes tipos de energía estudiados pueden ser convertidos íntegramente en trabajo mecánico, siendo precisamente la energía mecánica total la energía de un cuerpo que puede transformarse en trabajo y, por tanto, será la suma de la energía cinética y las diferentes potenciales que posea el cuerpo (gravitatoria, elástica,...). Potencia En muchos sistemas capaces de desarrollar un trabajo, como ocurre con muchas máquinas, no sólo es importante el trabajo que desarrollan, sino también la rapidez con que lo efectúan, por lo que es conveniente definir una nueva magnitud que llamamos Potencia y que es el trabajo que desarrolla en la unidad de tiempo.

Si al desarrollar el trabajo éste no se realiza de manera uniforme, podemos hablar de potencia media ( Pm ) o bien de potencia instantánea ( P ).

La unidad de potencia se denomina vatio (W). Con frecuencia se suelen utilizar múltiplos del vatio como son el kilovatio (kW) y el megavatio (MW), y también el caballo de vapor (CV) unidad que equivale a 735,5 vatios.
Jugando con el péndulo Parámetros del péndulo:

- altura de cuerda 20 m
- periodo de oscilación más de 8 segundos.
- Masa utilizada 220 Kg.

Experimentos a realizar:

a) Comprobar, el principios de conservación de la energía (ver como en cada oscilación el péndulo tiene una amplitud menor, se necesitan personas valientes que aguanten cuando el péndulo se acerca).
b) Comprobar como el periodo, es independiente de la masa del péndulo. (dejamos primero la masa sola y medimos el tiempo y luego una persona se monta encima, comprobamos de nuevo el tiempo).
c) Comprobar que el periodo es independiente de la amplitud. (medimos el tiempo desde varias amplitudes).
d) Comprobar como la fuerza a aplicar sobre el péndulo aumenta a medida que lo desviamos. La energía es una magnitud física que asociamos con la capacidad que tienen los cuerpos para producir trabajo mecánico, emitir luz, generar calor, etc.

La energía total de un sistema aislado se mantiene constante. Por tanto en el universo no puede existir creación o desaparición de energía, sino transferencia de un sistema a otro o transformación de energía de una forma a otra.
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