Energía, trabajo y potencia

TRABAJO, ENERGÍA Y POTENCIA
Rommel Ramses Gonzalez Torrez

INTRODUCCIÓN

En este capítulo, veremos conceptos bastante comunes y simples de entender, y a diferencia de todos los conceptos anteriores, tanto trabajo, energía como potencia son todos magnitudes escalares.

TRABAJO MECÁNICO

1.1. Definición

En mecánica, el trabajo lo realizan las fuerzas, al desplazar un objeto,pero no cualquier fuerza, si no que el componente de la fuerza que es paralela al desplazamiento.

Contrario a lo que se pudiera pensar, el trabajo es una magnitud escalar y se define como el producto escalar del vector desplazamiento con la componente de la fuerza que tiene igual dirección que el desplazamiento.





Dondees el trabajo mecánico, el módulo del vector desplazamiento y el módulo de la Fuerza y es el coseno del ángulo formado entre los vectores desplazamiento y fuerza. (figura 1)











Figura 1. Representación esquemática del trabajo mecánicoDe la fórmula se desprende que si una fuerza no provoca desplazamiento, entonces no realiza trabajo, así como tampoco si el coseno formado entre ambos vectores es cero, o sea si forman un ángulo de 90º, (cos 90º = 0). Un ejemplo de esta última situación es el que realizamos al cargar el peso de la mochila y caminar horizontalmente.


Las condiciones necesarias para queexista trabajo mecánico son:
1. Debe haber una fuerza aplicada
2. La fuerza debe actuar a lo largo del desplazamiento
3. La fuerza debe tener una componente a lo largo del desplazamiento.

1.2. Unidades de Trabajo

Son derivadas del producto entre fuerza y desplazamiento, o sea: , que es equivalente a 1 Joule (J).
1 Joule, es el trabajo realizado por una fuerzade 1 newton para provocar el desplazamiento de un cuerpo igual a 1 metro en la misma dirección de la fuerza.

En el sistema C.G.S. la unidad de trabajo es el ergio (erg), que es el trabajo realizado por una fuerza de 1 dina para desplazar 1 cm un cuerpo.

La conversión de unidades es la siguiente:

1.3. Trabajo Resultante

Este concepto se utiliza cuando hay varias fuerzasactuando sobre un mismo objeto, en este caso el trabajo resultante es la suma algebraica de los trabajos realizados por cada una de las fuerzas, que es igual al trabajo realizado por la fuerza neta.

En este caso es bueno definir si el trabajo es positivo o negativo. Aquí , con fines prácticos, se define que el trabajo es positivo cuando el desplazamiento y la fuerza tienen igual dirección y sentido yes negativo, cuando se oponen.

1.4. Gráfico

Si uno grafica fuerza versus desplazamiento, el área bajo la curva, es igual al trabajo realizado por la fuerza.
0
d (m)
Fuerza (newton)
5
W = F x d
10


Figura 2. Gráfico fuerza versus desplazamiento

Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puededecirse que el trabajo es energía en movimiento.

I. ENERGÍA

Se define como la capacidad de realizar un trabajo, es inmaterial y en un sistema permanece constante, adquiriendo distintas formas., de acuerdo al principio de conservación de la energía “La energía no se crea no se destruye, sólo se transforma”.

Existen muchos tipos de energía, por nombrar algunos: calórica, química, nuclear,atómica, hidráulica, eólica, etc.

2.1. Definición

La energía mecánica es la energía que se debe a la posición o al movimiento de un objeto (estado de movimiento de un objeto). Se denota y al igual que el trabajo es una magnitud escalar y sus unidades más utilizadas son el Joule y el Ergio.

Existen dos subtipos de energía mecánica:
1. Energía Potencial, que puede ser elástica...