Diapositiva De Trabajo Energ A

Unidad 5

Trabajo. Energía. Potencia

Semana 5: Sesión 12
Trabajo mecánico de una fuerza constante. Tipos de trabajo.
Trabajo y energía cinética. Trabajo de fuerzas variables.
Potencia.

Logro de la sesión
Al termino de la sesión el estudiante
identifica y aplica las condiciones para la
conservación de la energía.

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Física

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Agenda de la sesión de clases
Introducción al concepto detrabajo.
Definición de trabajo y trabajo neto.
Energías y su formas.
Teoremas de conservación de la energía.
Resolución de ejercicios con aplicaciones en
la ingeniería.
Cierre.

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Física

Trabajo Mecánico de una fuerza constante
Una fuerza realiza trabajo mecánico cuando
al actuar sobre un cuerpo, lo mueve.
El trabajo que realiza una fuerza constante F,
que actúa sobre un objetoes el producto de
la componente de la fuerza a lo largo del
movimiento del objeto por la magnitud del
desplazamiento.
•Si la fuerza forma un ángulo  con el
desplazamiento x, el trabajo realizado por F
es:


F

F sen

x



F cos


El trabajo es una magnitud escalar y puede
ser positiva o negativa, dependiendo de si el
ángulo  es menor o mayor a
90,0° respectivamente.



W  F  x

Unidadde medida en el SI:
newton x metro = joule

W  F x cos

1 N· m = 1 J

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Física

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Trabajo mecánico positivo
Trabajo positivo
Ocurre cuando la fuerza tiene la misma
dirección que el desplazamiento y aumenta
la velocidad del cuerpo. En el caso de la
figura,
 = 0º y cos0° = +1.

También tiene lugar cuando la fuerza forma
un ángulo agudo con el desplazamiento. En
este caso:
 < 90,0º.

F

F

x

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x

W  F x cos

W  Fx

0    90,0
cos 
Física

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Trabajo mecánico negativo y nulo
• Trabajo negativo
Ocurre cuando la fuerza tiene dirección
opuesta al desplazamiento y el trabajo de
la fuerza disminuye la velocidad del
cuerpo. En este caso,
 = 180º y cos180°=-1

•

También tiene lugar cuando el ángulo es
obtuso.

F

F

x

x
W   Fx
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W

Fxcos90ºTrabajo nulo
Ocurre cuando las fuerzas tienen
dirección
perpendicular
al
desplazamiento, no realizan trabajo. En
este caso,  = 90º y cos 90°=0

Física

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Trabajo neto
•

El trabajo neto o resultante realizado
sobre un cuerpo, es igual a la suma
algebraica de los trabajos realizados por
las diferentes fuerzas aplicadas al
cuerpo.

El trabajo neto o resultante realizado
sobre un cuerpo, es igual a lafuerza
resultante por el desplazamiento.

F3

F3
F2

F2



FR

F1

WNeto  WF 1  WF 2  WF 3
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F1

WNeto  FR x
Física

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Trabajo realizado por una fuerza variable
•

La integral, desde el punto de vista
geométrico es el área de que se
encuentra bajo la curva fuerzadesplazamiento.

W

Calcule el trabajo realizado por una fuerza
variable F, cuya gráfica respecto al
desplazamiento esla que se muestra en la
figura. Considere que todas las magnitudes
están escritas con tres cifras significativas.

x2

 F dx
x

x1

A  25,0 J

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Física

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Trabajo y energía cinética
vf

vi

F

F
x

Wneto  EC f  ECi

Wneto  Fneta x  m a x

Wneto

 v 2f  vi2
1 2 1 2
 m
 x  mv f  mvi
2
2
 2x 

Wneto  EC

1 2
EC  mv
2
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Física

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Potencia
La potencia Prelaciona el trabajo realizado
por una fuerza, con el tiempo que gasta para
realizar dicho trabajo.
Consideremos una partícula con velocidad
instantánea v, en un intervalo corto de tiempo
se desplaza ds=vdt. El trabajo realizado por
una fuerza F que actúa sobre la partícula
durante ese intervalo de tiempo es

También se utiliza la unidad de potencia
“caballo de fuerza” (hp).
•1 hp = 746 W
•1 hp =550 pie.lb/s
Qué es más potente, el motor del elevador ó
el hombre subiendo las escaleras sin apuro?

dW
F.v
dWF.dsF.vdtP 
dt
Fx
Fv
t

El motor del elevador es más potente que el
hombre.

La unidad de la potencia en el SI es el watt
(W), el cual se define como joule por
segundo (J/s).

El hombre realiza trabajo lentamente,
mientras que el elevador lo realiza con mayor
rapidez.

W
P
t...